¿Bloques de Construcción del Internet Cuántico Tomando Forma?

Los bloques de construcción del Internet cuántico están emergiendo

La computación cuántica está logrando grandes avances en varias subsecciones de la tecnología, desde el aumento del número de qubits hasta mejores posibilidades de desarrollar redes cuánticas, un nuevo estado de la materia, un sistema operativo para redes cuánticas, e incluso encontrar los primeros casos de uso en entrenamiento de IA.

Otro campo que requiere atención es el desarrollo de fuentes de luz cuántica. Este es el tipo de luz que se emite de manera que produce un par entrelazado de fotones, y solo eso. Las partículas entrelazadas siguen interactuando entre sí incluso cuando están separadas, lo que permite la transferencia de propiedades cuánticas.

Este entrelazamiento será crucial para interconectar computadoras cuánticas, ya que solo una fuente de luz cuántica puede transportar datos cuánticos de una computadora a otra.

Hasta ahora, ha sido difícil crear fuentes de luz cuántica fiables. Una opción podría ser la creación de óptica no lineal, con óptica no lineal de alto rendimiento desarrollada recientemente por investigadores de la Universidad de Illinois.

Otra opción es confiar en nitruro de galio semiconductor, ya utilizado en chips y láseres, aunque sigue siendo un trabajo en progreso.

Una nueva opción prometedora se está abriendo, usando el elemento de tierras raras erbio, con  iniciativa EQUAL (fuentes de luz cuántica de silicio basadas en erbio) desarrollada por una colaboración germano-danesa que incluye el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU).

Por qué el Erbio es importante para las redes cuánticas

El erbio es un elemento de tierras raras (número atómico 68), utilizado principalmente por sus propiedades fluorescentes.

Los vidrios o cristales de erbio modificados se utilizan como láser amplificador óptico para señales transmitidas por fibra óptica. También es útil en láseres empleados en cirugía y odontología (láser Er:YAG), ya que genera una aplicación potente pero muy superficial de energía láser.

El erbio se produce mayormente a partir de mineral rico en tierras raras, a menudo asociado con depósitos ricos en torio.

Aunque la capacidad del erbio para emitir luz debería hacerlo una fuente ideal para aplicaciones cuánticas, hasta ahora no ha sido realmente posible, ya que el erbio no reacciona lo suficientemente fuerte a la estimulación lumínica. Por lo tanto, en las formas en que se fabrica actualmente, se perdería demasiada información cuántica entre la fuente de luz y los chips y memorias cuánticas.

“Uno de los objetivos más difíciles es integrar fuentes de luz cuántica con memorias cuánticas. Esto parecía irreal hace solo unos años, pero ahora vemos un camino adelante.”

Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

Cómo la nanofotónica desbloquea el potencial cuántico del erbio

Aquí es donde la investigación en la Universidad Técnica de Dinamarca ha logrado un avance. Desarrollaron una nueva tecnología nanofotónica que puede hacer que el erbio sea mucho más reactivo a la luz.

El método combina emisores de luz de erbio con dispositivos de silicio nanofotónicos fabricados comercialmente.

Fuente: HZDR

Esto abrió el camino para memorias cuánticas de larga duración que pueden fabricarse a escala de oblea usando tecnología CMOS.

“Tenemos la intención de usar técnicas avanzadas de haz de iones para implantar átomos de erbio en pequeñas estructuras de silicio y estudiar cómo el uso de silicio ultra puro puede mejorar su rendimiento.”

Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

Estos sistemas cuánticos pueden usarse para una variedad de aplicaciones además de redes cuánticas y telecomunicaciones, notablemente fotónica integrada con consumo de energía extremadamente bajo y nuevos métodos de nanofabricación.

“La visión tecnológica se basa en combinar chips nanofotónicos de la DTU con tecnologías únicas en materiales, nanoelectromecánica, nanolitografía y sistemas cuánticos.  Hoy existen muchos tipos diferentes de fuentes de luz cuántica, pero o no funcionan con memorias cuánticas, o son incompatibles con fibras ópticas.”

Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

Aplicaciones del mundo real de la luz cuántica basada en erbio

Las aplicaciones más importantes de estos proyectos serán en la interconexión de computadoras cuánticas, ya que el uso de erbio lo hace compatible con las mismas longitudes de onda de luz usadas en la comunicación por fibra óptica.

Como una red normal de fibra óptica fue recientemente demostrada como utilizable para transportar información cuántica al mismo tiempo que el flujo de datos de telecomunicaciones normal, la capacidad de usar la infraestructura de fibra óptica preexistente será importante para hacer viable económicamente la red cuántica.

“Esta investigación sentará las bases para construir dispositivos cuánticos que puedan integrarse en la tecnología actual.”

Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

Esta investigación se realizó con el apoyo y equipo proporcionado por Beamfox Technologies ApS (nanotecnología) y Lizard Photonics ApS (fotónica integrada).

Invertir en computación cuántica

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum es el resultado de la fusión de Honeywell Quantum Solutions y Cambridge Quantum.

Honeywell sigue siendo el accionista mayoritario de la compañía (probablemente 52% de participación) después de una ronda de financiación que la valoró en 5 mil millones de dólares. Se informa que el fundador Ilyas Khan posee aproximadamente el 20 % de la empresa. Otros accionistas incluyen JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM y JP Morgan.

Una posible OPI de Quantinuum en el futuro, potencialmente como parte de una reestructuración corporativa mayor, se estima que podría valer hasta 20 mil millones de dólares y podría ocurrir entre 2026 y 2027.

La computación cuántica no es la parte central del negocio de Honeywell, que está más centrado en productos de aeroespacial, automatización y químicos y materiales especializados.

Cada uno de estos dominios podría, sin embargo, beneficiarse de la computación cuántica, especialmente química computacional, y ciberseguridad cuántica, lo que potencialmente le daría a Honeywell una ventaja sobre sus competidores.

El modelo principal de la empresa por ahora es el H2, un chip de 56 qubits atrapados por iones, con una fidelidad de puerta de dos qubits del 99,895 %.

La empresa ha buscado una computación de alta calidad con muy pocos errores más que añadir la mayor cantidad posible de qubits, creando lo que se denomina “computación cuántica tolerante a fallos”.

Este enfoque es etiquetado por la empresa como “Mejores qubits, mejores resultados”, con una cantidad similar de qubits logrando resultados de 100 a 1 000 veces más fiables.

Fuente: Quantinuum

Esto podría marcar una diferencia notable en la criptografía resistente a la computación cuántica, tan necesaria, con la empresa de defensa Thales (HO.PA -0,96 %) ya colaborando con Quantinuum así como los bancos internacionales HSBC y JP Morgan.

Quantinuum también ofrece su química computacional cuántica propietaria InQuanto, utilizable para farmacéuticos, ciencias de materiales, químicos, energía y aplicaciones aeroespaciales.

Al igual que muchas otras empresas de computación cuántica, Quantinuum ofrece Helios, un “hardware‑como‑servicio”, permitiendo a los usuarios beneficiarse de la computación cuántica sin tener que lidiar con la complejidad de operar el sistema ellos mismos.

Quantinuum firmó en noviembre de 2024 una asociación con la alemana Infineon, el mayor fabricante de semiconductores de Europa. Infineon aportará su tecnología de fotónica integrada y electrónica de control para ayudar a crear la próxima generación de computadoras cuánticas de iones atrapados.

A medida que la fotónica integrada y las redes cuánticas se acercan a casos de uso prácticos, ahora queda claro cuán importante podría ser esta asociación para el futuro de Quantinuum.

En este punto, parece que el siguiente paso para la empresa será lanzar el primer chip fotónico‑cuántico centrado en IA del mundo.

En los próximos meses, Quantinuum compartirá resultados de colaboraciones en curso, mostrando el potencial revolucionario de los avances impulsados por la computación cuántica en IA generativa.

La innovadora capacidad Gen QAI mejorará y acelerará el uso de marcos orgánicos metálicos para la entrega de fármacos, allanando el camino para opciones de tratamiento más eficientes y personalizadas, con detalles que se revelarán en el lanzamiento de Helios.

El anuncio en esta publicación forma parte de una serie de noticias relacionadas con el rápido progreso de la conexión IA‑computación cuántica lograda en Quantinuum.

Más casos de uso en curso podrían impulsar fuertemente el valor futuro de la empresa y, por lo tanto, la participación de Honeywell en ella y el potencial beneficio que los inversores podrían obtener.

Últimas noticias y desarrollos de acciones de Honeywell (HON)