Byggesten til kvanteinternettet kommer i fokus?

Byggesten til kvanteinternettet dukker op

Kvantemcomputing gør store fremskridt i forskellige underområder af teknologien, fra øget antal qubits til bedre muligheder for udvikling af kvantenetværk, en fuldstændig ny tilstand af materie, et operativsystem for kvantenetværk, og endda at finde de første anvendelsestilfælde i AI‑træning.

Et andet område, der kræver opmærksomhed, er udviklingen af kvante‑lyskilder. Dette er den type lys, der udsendes på en måde, der resulterer i produktionen af et sammenfiltrede par af fotoner, og kun det. Sammenfiltrede partikler forbliver i interaktion med hinanden, selv når de er adskilt, hvilket resulterer i overførsel af kvanteegenskaber.

Denne sammenfiltring vil være afgørende for netværk af kvantecomputere, da kun en kvante‑lyskilde kan overføre kvantedata fra den ene computer til den anden.

Indtil nu har pålidelige kvante‑lyskilder været svære at fremstille. En mulighed kunne være oprettelsen af ikke‑lineær optik, med højtydende ikke‑lineær optik nyligt udviklet af forskerne ved University of Illinois.

En anden mulighed er at stole på semiconductor gallium nitride, allerede brugt på chips og lasere, selvom dette stadig er under udvikling.

En ny lovende mulighed åbner nu, ved brug af det sjældne jordelement erbium, med  EQUAL initiativet (Erbium-baserede silicium kvante‑lyskilder) udviklet af et tysk-dansk samarbejde, der involverer Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf (HZDR) og Technical University of Denmark (DTU).

Hvorfor Erbium er vigtigt for kvantenetværk

Erbium er et sjældent jordelement (atomnummer 68), primært brugt for sine fluorescerende egenskaber.

Modificerede erbium‑glas eller krystaller bruges som en laser optisk forstærker til signaler transmitteret via fiberoptik. Det er også nyttigt i lasere brugt i kirurgi og tandpleje (Er:YAG‑laser), da det skaber en kraftig men meget overfladisk anvendelse af laserenergi.

Erbium udvindes primært fra sjældne jordrige mineralmalm, ofte forbundet med thorium‑rige forekomster.

Selvom erburiums evne til at udsende lys burde gøre det til en ideel lyskilde for kvanteapplikationer, har det indtil videre ikke været muligt, da erbium ikke reagerer stærkt nok på lysstimulering. Så i de former, det i øjeblikket fremstilles, ville for meget af den kvanteinformation gå tabt mellem lyskilden og de kvantechips og -hukommelse.

“Et af de sværeste mål er at integrere kvante‑lyskilder med kvantehukommelse. Dette virkede urealistisk for kun få år siden, men nu ser vi en vej frem.”
Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

Hvordan nanofotonik låser op for Erbiums kvantepotentiale

Det er her forskningen ved Technical University of Denmark har gjort et gennembrud. De udviklede en ny nanofotonisk teknologi, der kan gøre erbium meget mere reaktivt over for lys.

Metoden kombinerer erbium‑lysemittenter med kommercielt fremstillede nanofotoniske silicium‑enheder.

Kilde: HZDR

Dette åbnede vejen for langtidsholdbare kvantehukommelser, der kan fremstilles på wafer‑skala ved brug af CMOS‑teknologi.

“Vi har til hensigt at bruge avancerede ionstråleteknikker til at indprøve erbium‑atomer i små silicium‑strukturer og undersøge, hvordan brug af ultra‑rent silicium kan forbedre deres ydeevne.”
Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

Disse kvantesystemer kan bruges til en række anvendelser udover kvantenetværk og telekommunikation, især integreret fotonik med ekstremt lavt strømforbrug og nye nanofabrikationsmetoder.

Den teknologiske vision er baseret på at kombinere nanofotoniske chips fra DTU med unikke teknologier inden for materialer, nanoelektromekanik, nanolitografi og kvantesystemer. Der findes mange forskellige typer af kvante‑lyskilder i dag, men enten fungerer de ikke med kvantehukommelser, eller de er inkompatible med optiske fibre.
Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

Reelle anvendelser af Erbium‑baseret kvante‑lys

De vigtigste anvendelser af disse projekter vil være i netværk af kvantecomputere, da brug af erbium gør det kompatibelt med de samme lysbølgelængder, der anvendes i fiber‑optisk kommunikation.

Som et normalt netværk af optisk fiber for nylig blev demonstreret som anvendeligt til at overføre kvanteinformation samtidig med normal telekom‑datastream, vil evnen til at bruge den eksisterende optiske fiber‑infrastruktur være vigtig for at gøre kvantenetværket økonomisk levedygtigt.

Denne forskning vil lægge grundlaget for at bygge kvanteenheder, der kan integreres i nutidens teknologi.”
Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

Denne forskning blev udført med støtte og udstyr leveret af Beamfox Technologies ApS (nanoteknologi) og Lizard Photonics ApS (integreret fotonik).

Investering i kvantecomputing

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum er resultatet af fusionen mellem Honeywell Quantum Solutions og Cambridge Quantum.

Honeywell forbliver selskabets største aktionær (sandsynligvis 52 % ejerskab) efter en kapitalrejsningsrunde, der værdiansatte det til 5 mia. $. Grundlægger Ilya Khan rapporteres at eje omkring 20 % af selskabet. Andre aktionærer inkluderer JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM og JP Morgan.

En potentiel børsnotering af Quantinuum i fremtiden, muligvis som en del af en større virksomhedsomstrukturering, anslås til at kunne være så meget som 20 mia. $ og kan finde sted mellem 2026 og 2027.

Kvantemcomputing er ikke den centrale del af Honeywells forretning, som i stedet er mere fokuseret på produkter inden for luft- og rumfart, automation og specialkemikalier & materialer.

Hvert af disse områder kan dog drage fordel af kvantemcomputing, især beregningskemi, og kvante‑cybersikkerhed, hvilket potentielt kan give Honeywell en fordel over sine konkurrenter.

Selskabets primære model lige nu er H2, en fanget‑ion 56‑qubits chip med 99,895 % to‑qubit‑gate‑fidelitet.

Selskabet har forfulgt høj‑kvalitets computing med meget få fejl mere end blot at tilføje så mange qubits som muligt, og skaber såkaldt “fejltolerant kvantecomputing”.

Denne tilgang betegnes af selskabet som “Bedre qubits, bedre resultater”, hvor et tilsvarende antal qubits opnår 100‑1000‑gange mere pålidelige resultater.

Kilde: Quantinuum

Dette kunne især gøre en forskel i akut nødvendige kvante‑modstandsdygtige kryptografier, med forsvarsselskabet Thales (HO.PA -0.96%) allerede samarbejder med Quantinuum samt de internationale banker HSBC og JP Morgan.

Quantinuum tilbyder også sin proprietære kvante‑beregningskemi InQuanto, anvendelig til farmaceutiske produkter, materialvidenskab, kemikalier, energi og luft‑ og rumfartsapplikationer.

Ligesom mange andre kvantecomputingselskaber, tilbyder Quantinuum Helios, en “hardware‑as‑a‑service”, som giver brugerne mulighed for at drage fordel af kvantecomputing uden at skulle håndtere kompleksiteten ved at drive systemet selv.

Quantinuum underskrev i november 2024 et partnerskab med den tyske Infineon, Europas største halvlederproducent. Infineon vil bidrage med sin integrerede fotonik‑ og kontrol‑elektronik‑teknologi for at hjælpe med at skabe næste generation af fanget‑ion kvantecomputere.

Efterhånden som integreret fotonik og kvantenetværk kommer tættere på praktiske anvendelsestilfælde, bliver det nu klart, hvor vigtig dette partnerskab kan være for Quantinuums fremtid.

På nuværende tidspunkt ser det ud til, at næste skridt for selskabet vil være at frigive verdens første AI‑fokuserede fotonik‑kvantechip.

I de kommende måneder vil Quantinuum dele resultater fra igangværende samarbejder, som viser det banebrydende potentiale for kvante‑drevet fremskridt inden for generativ AI.

Den innovative Gen QAI‑kapacitet vil forbedre og accelerere brugen af metallorganiske rammer til lægemiddellevering, bane vejen for mere effektive og personlige behandlingsmuligheder, med detaljer der vil blive afsløret ved lanceringen af Helios.

Kunngørelsen i denne publikation er en del af en række nyheder relateret til den hurtige fremgang i AI‑kvantecomputing‑forbindelsen, som er skabt hos Quantinuum.

Flere igangværende anvendelsestilfælde kunne kraftigt øge selskabets fremtidige værdi, og dermed Honeywells andel i den samt den potentielle profit, investorer kunne opnå.

Seneste nyheder og udviklinger om Honeywell (HON) aktien