Computing
Opskalering af kvantecomputere med enkeltatom-qubits
Securities.io opretholder strenge redaktionelle standarder og kan modtage kompensation fra gennemgåede links. Vi er ikke en registreret investeringsrådgiver, og dette er ikke investeringsrådgivning. Se venligst vores tilknyttet videregivelse.
Enkeltatom-qubits: En ny æra for kvanteberegning
Kvantecomputere er ekstraordinært komplekse maskiner, der udnytter små variationer i individuelle atomers adfærd til beregninger. Som sådan bruger de både og afslører nye indsigter i selve universets natur på atomar og individuel partikelskala.
Sådanne indsigter vil sandsynligvis være nødvendige for at bygge kvantecomputere i stor skala, da jo mere komplekst systemet er, desto sværere er det at bygge det stort nok til praktisk anvendelse.
Forskere ved University of Sydney, Australien, har for nylig formået at kode flere kvanteberegningsdata ind i et enkelt atom, hvilket potentielt kan revolutionere den fysiske størrelse af kvanteberegnings-qubits (kvanteækvivalenten til "normale" computerbits).
De publicerede deres resultater i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Nature Physics1, under titlen "Universelt kvanteportsæt til Gottesman-Kitaev-Preskill logiske qubits".
Gør Qubit pålidelig
I øjeblikket produceres qubits enten ved hjælp af en metode kaldet "fanget ion" eller ved hjælp af ultrakolde superledende materialer.
Kilde: Forbes
Begge metoder har deres begrænsninger:
- De fangede ioner indeholder kun en håndfuld qubits, men er mere pålidelige og producerer færre fejl.
- De superledende materialer har flere qubits og forventes at være lettere at skalere op, men er mere fejlbehæftede.
I begge tilfælde påvirker fejlraten forholdet mellem fysiske og logiske qubits, eller mængden af fysiske qubits, der kræves for at skabe en funktionel qubit fra et beregningsmæssigt synspunkt.
Efterhånden som antallet af nyttige (eller logiske) qubits vokser, vokser antallet af nødvendige fysiske qubits yderligere. Efterhånden som dette skaleres op, bliver det store antal qubits, der er nødvendige for at skabe en brugbar kvantemaskine, et ingeniørmæssigt mareridt.
Så at gøre kvantecomputere mere fejlsikre er måske den vigtigste opgave for forskere på området i øjeblikket, da det ville fjerne den største hindring for bygningen af nyttige kvantecomputere i stor skala.
Stryg for at scrolle →
| Qubit-type | Skalerbarhed | Fejlfrekvens | Temperatur |
|---|---|---|---|
| Fanget ion | Lav (få qubits) | Lav | Stuetemperatur |
| Superledende | Høj | Høj | Tæt på det absolutte nul |
| Enkeltatom (Sydney) | Potentielt højt | Kan korrigeres med GKP | Stuetemperatur |
Krympning af qubits
De australske forskere brugte et kvanteberegningssystem med fanget ioner (med et ladet ytterbiumatom) og en form for datakodning kaldet Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP)-koden.
GKP er en type kode, der forventes at kunne hjælpe med at rette fejl i kvantecomputere. Men at skabe en i praksis har indtil videre været vanskeligt.
Nøglen er at skabe en "logisk gate", en informationsafbryder, der gør det muligt at programmere computere – kvante- og klassiske.
Ved hjælp af en kvantekontrolsoftware udviklet af Q-CTRL, en spin-off-startup-virksomhed fra Quantum Control Laboratory, kodede forskerne dataene ind i et enkelt atom i 3D.
I bund og grund lagres to sæt data som vibrationen fra et enkelt atom, et sæt som vibrationen fra "venstre mod højre" og et som vibrationen fra "op og ned".
"Vi lagrer effektivt to fejlkorrigerbare logiske qubits i en enkelt fanget ion og demonstrerer sammenfiltring mellem dem."
Vassili Matsos – ph.d.-studerende på Institut for Fysik og Sydney Nano
Bygning af en logisk gate med et enkelt atom
For at udføre denne kvantefysiske bedrift brugte de et komplekst udvalg af lasere ved stuetemperatur til at holde det enkelte atom i fælden, så dets naturlige vibrationer kunne kontrolleres og udnyttes til at producere de komplekse GKP-koder.
Kilde: Naturfysik
"Stuetemperatur"-delen er meget vigtig, da det gør den i sagens natur nemmere og billigere at udføre end de superledende kvantecomputere, der kræver temperaturer tæt på det absolutte nulpunkt og flydende helium.
"Vores eksperimenter har vist den første realisering af et universelt logisk gate-sæt til GKP-qubits."
Vi gjorde dette ved præcist at kontrollere de naturlige vibrationer, eller harmoniske svingninger, i en fanget ion på en sådan måde, at vi kan manipulere individuelle GKP-qubits eller sammenfiltre dem som et par.”
Mod skalerbare kvantecomputere
Det er kombinationen af stuetemperaturstyring, en enkeltatoms logikgate og fejlreduktionskode, der gør denne opdagelse så vigtig.
Sammen åbner dette vejen for en ny type kvantecomputer med fanget ion, der kan være meget enklere at bygge og meget nemmere at skalere op.
"Vores eksperimenter nåede en vigtig milepæl og demonstrerede, at disse kvantekontroller af høj kvalitet giver et nøgleværktøj til at manipulere mere end blot én logisk qubit."
Ved at demonstrere universelle kvanteporte ved hjælp af disse qubits, har vi et fundament for at arbejde hen imod storskala kvanteinformationsbehandling på en yderst hardwareeffektiv måde.”
Parallelt hermed er der for nylig gjort adskillige nye opdagelser, der viser potentialet ved at forbinde kvantecomputere. Så hvis hver især bliver mere kraftfuld, og kvantenetværk kommer tættere på at blive en realitet, kan dette være med til at skabe en eksplosion i brugbar qubit-kapacitet.
Kvantecomputere åbner op for ny fysik
Opskalerede kvantecomputere vil sandsynligvis revolutionere kryptografi og videnskabelig forskning takket være deres enorme kapacitet til at løse komplekse problemer, der er for vanskelige at beregne med binære computere.
Men det kunne også indirekte åbne en helt ny måde for fysikere at studere kvanteverdenen.
Dette fremgår af analyser udført på Googles kvantecomputere af forskere ved Princeton University, Cornell University, Purdue University, University of Nottingham (Storbritannien), Technical University of Munich (Tyskland) og Google Research, ifølge en ny publikation i Nature.2, med titlen “Visualisering af dynamikken i ladninger og strenge i (2 + 1)D gittermålerteorier".
Måling af gauge-teori
Googles kvantecomputer giver forskere mulighed for at eksperimentere med og teste den såkaldte "Lattice Gauge Theory" (LGT), en type kvantefeltteori, der postulerer eksistensen af gaugefelter (felter, der medierer kræfter, ligesom det elektromagnetiske felt) og gaugebosoner (de elementarpartikler, der bærer disse kræfter).
Kilde: Natur
Holdet viste, hvordan partikler og de usynlige "strenge", der forbinder dem, opfører sig, fluktuerer og endda går i stykker.
Kilde: Natur
Forskerne bekræftede i den undersøgelse, at disse "strenge" kunne måles og observeres i kvantecomputere.
"Ved at udnytte kvanteprocessorens kraft studerede vi dynamikken i en specifik type gaugeteori og observerede, hvordan partikler og de usynlige 'strenge', der forbinder dem, udvikler sig over tid."
Ved at skabe meget kontrollerede situationer, hvor kvanteeffekter kan observeres, uden at kræve de meget høje energiniveauer fra partikelacceleratorer, bliver det klart, at kvantecomputere kan blive centrale værktøjer i grundlæggende fysikforskning.
"Vores arbejde viser, hvordan kvantecomputere kan hjælpe os med at udforske de grundlæggende regler, der styrer vores univers."
Ved at simulere disse interaktioner i laboratoriet kan vi teste teorier på nye måder.”
Michael Knap, professor i kollektiv kvantedynamik ved TUM School of Natural Sciences
Fremtiden for skalerbare kvantecomputere
Potentialet for kvantecomputere er endnu ikke fuldt ud forstået, da de regelmæssigt genopfindes ud fra deres grundlæggende principper, ikke ulig hvordan de første computere gik fra hulkort til vakuumrør og derefter siliciumtransistorer. Bortset fra at forandringstempoet er meget hurtigere.
Det antyder, at vi meget snart kan se store fremskridt i fremstillingen af større og mere kraftfulde kvantecomputere, som også kan forbindes sammen i et netværk for at opnå endnu større kapacitet.
Dette kunne bane vejen ikke blot for langt højere computerkapaciteter, men også en helt ny forståelse af materie og kvantefysik, med for eksempel en helt ny tilstandsform for materie som den nyligt demonstrerede "topologiske tilstand" af Microsofts kvanteberegningsteams (Majorana-1-chip).
Investering i kvantecomputere
Honeywell / Quantinuum
(HON )
Selvom Googles kvantecomputer muligvis afslører ny indsigt i kvantefysikkens teori, synes opdagelsen af en potentiel 1-atoms qubit ved hjælp af fanget ion-teknologi at gøre denne metode meget tættere på kommerciel levedygtighed end superledende kvantecomputere.
Quantinuum er resultatet af fusionen af Honeywell Quantum Solutions og Cambridge Quantum.
Honeywell forbliver virksomhedens majoritetsaktionær (sandsynligvis 52% ejerskab) efter en fundraising-runde, der vurderede det til $5 miaGrundlægger Ilyas Khan angiveligt ejer cirka 20% af virksomheden. Andre aktionærer inkluderer JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM og JP Morgan.
En potentiel børsnotering af Quantinuum i fremtiden, potentielt som en del af en større virksomhedsomstrukturering, anslås at være så meget værd som $20B og kan forekomme mellem 2026 og 2027.
Kvanteberegning er ikke den centrale del af Honeywells forretning, men mere centreret omkring produkter inden for luftfart, automation samt specialkemikalier og -materialer.
Hvert af disse domæner kan dog drage fordel af kvanteberegning, især beregningskemi og kvantecybersikkerhed, hvilket potentielt giver Honeywell en fordel i forhold til sine konkurrenter.
Virksomhedens hovedmodel for nu er H2, en fanget-ion 56-qubit chip, med 99.895% to-qubit gate-fidelity.
Virksomheden har stræbt efter databehandling af høj kvalitet med meget få fejl, mere end blot at tilføje så mange qubits som muligt, hvilket skaber en såkaldt "fejltolerant kvanteberegning".
Denne tilgang er af virksomheden betegnet som "Bedre qubits, bedre resultater", hvor et lignende antal qubits opnår 100-1,000 gange mere pålidelige resultater.
Kilde: Kvantinuum
Dette kunne gøre en bemærkelsesværdig forskel i den presserende nødvendige kvanteresistente kryptografi, hvor forsvarsvirksomheden Thales (HO.PA -0.96 %) samarbejder allerede med Quantinuum samt de internationale banker HSBC og JP Morgan.
Quantinuum tilbyder også sin proprietære kvanteberegningskemi InQuanto, anvendelig til lægemidler, materialevidenskab, kemikalier, energi og rumfartsapplikationer.
Ligesom mange andre quantum computing virksomheder, Quantinuum tilbyder Helios, en "hardware-som-en-service", hvilket giver brugerne mulighed for at drage fordel af kvanteberegning uden at skulle beskæftige sig med kompleksiteten ved selv at betjene systemet.
Quantinuum underskrev i november 2024 et partnerskab med tyske Infineon, Europas største halvlederproducent. Infineon vil bringe sin integrerede fotonik og kontrolelektronik teknologi til at hjælpe med at skabe den næste generation af fangede-ion kvantecomputere.
Efterhånden som integreret fotonik nærmer sig praktiske anvendelsesscenarier, står det nu klart, hvor vigtigt dette partnerskab kan være for Quantinuums fremtid. På nuværende tidspunkt ser det ud til, at virksomhedens næste skridt bliver at lancere verdens første AI-fokuserede fotonik-kvantechip.
I de kommende måneder vil Quantinuum dele resultater fra igangværende samarbejder og fremvise det banebrydende potentiale for kvantedrevne fremskridt inden for generativ kunstig intelligens.
Den innovative Gen QAI-funktion vil forbedre og accelerere brugen af metalliske organiske rammeværk til lægemiddelafgivelse og bane vejen for mere effektive og personlige behandlingsmuligheder. Detaljerne vil blive afsløret ved lanceringen af Helios.
Quantinuum annoncerer generativt gennembrud inden for kvante-AI med massivt kommercielt potentiale
Flere løbende use cases kan øge virksomhedens fremtidige værdi kraftigt, og dermed Honeywells andel i den, og den potentielle profit, som investorer kan opnå.
(Du kan læse mere om Resten af Honeywells industrielle aktiviteter inden for automation, luftfart og avancerede materialer i rapporten dedikeret til virksomheden).
Seneste nyheder og udviklinger om Honeywell (HON)-aktien
Refererede studier
1. Matsos, VG, Valahu, CH, Millican, MJ et al. Universelt kvanteportsæt til Gottesman-Kitaev-Preskill logiske qubits. Nature. Physics. (2025). https://doi.org/10.1038/s41567-025-03002-8
2. Cochran, TA, Jobst, B., Rosenberg, E. et al. Visualisering af dynamikken i ladninger og strenge i (2 + 1)D gittermålerteorier. Natur 642, 315 – 320 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08999-9
