Laskenta
Kvantti‑internetin rakennuspalikat tarkentuvat?
Kvantti‑internetin rakennuspalikat nousevat esiin
Kvanttitietokoneet tekevät suurta edistystä teknologian eri alaluvuissa, alkaen kasvaneesta kubittimäärästä parempiin mahdollisuuksiin kehittää kvanttiverkottamista, täysin uusi aineen tila, kvanttiverkottamisen käyttöjärjestelmä, ja jopa ensimmäisten käyttötapausten löytäminen tekoälyn koulutuksessa.
Toinen ala, joka vaatii huomiota, on kvanttivalon lähteiden kehittäminen. Tämä on valon tyyppi, joka säteilee tavalla, joka tuottaa lomittuneen fotoniparin, eikä muuta. Lomittuneet hiukkaset pysyvät vuorovaikutuksessa toistensa kanssa vaikka ne erotetaan, mikä johtaa kvanttien ominaisuuksien siirtymiseen.
Tämä lomittuminen on ratkaisevan tärkeä kvanttitietokoneiden verkottamisessa, sillä vain kvanttivalolähde voi kuljettaa kvanttidataa yhdestä tietokoneesta toiseen.
Toistaiseksi luotettavien kvanttivalolähteiden luominen on ollut vaikeaa. Yksi vaihtoehto voisi olla epälineaarisen optiikan luominen, korkean saannon epälineaarinen optiikka, jonka ovat äskettäin kehittäneet Illinoisin yliopiston tutkijat.
Toinen vaihtoehto on luottaa puolijohde‑gallium-nitriidiin, jota käytetään jo siruissa ja laseissa, vaikka se on edelleen kehitysvaiheessa.
Uusi lupaava vaihtoehto avautuu nyt, kun hyödynnetään harvinaista maametallia erbiumia, EQUAL aloite (Erbium‑pohjaiset piikvanttivalolähteet) jonka on kehittänyt saksalais‑tanskalainen yhteistyö Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf (HZDR) ja Tanskan teknillinen yliopisto (DTU).
Miksi erbium on tärkeä kvanttiverkottamisessa
Erbium on harvinainen maametalli (alkuaineen numero 68), jota käytetään enimmäkseen sen fluoresenssiominaisuuksien vuoksi.
Muokattuja erbium‑laseja tai -kiteitä käytetään laserina optisena vahvistimena kuituoptisten signaalien siirrossa. Sitä hyödynnetään myös leikkauksissa ja hammaslääketieteessä (Er:YAG‑laser), koska se tuottaa voimakasta mutta hyvin pinnallista laserenergiaa.
Erbiumia tuotetaan enimmäkseen harvinaista maametallia sisältävästä malmista, joka on usein yhteydessä torium‑rikkaisiin esiintymiin.
Vaikka erbiumin kyky säteillä valoa tekisi siitä ihanteellisen valolähteen kvanttikäyttöön, se on tähän mennessä ollut käytännössä mahdotonta, koska erbium ei reagoi riittävän voimakkaasti valon stimulaatioon. Nykyisissä muodoissa liian suuri osa kvanttietojen määrästä häviää valolähteen ja kvanttisirujen sekä -muistin välillä.
“Yksi vaikeimmista tavoitteista on integroida kvanttivalolähteet kvanttimuisteihin. Tämä vaikutti epärealistiselta vain muutama vuosi sitten, mutta nyt näemme polun eteenpäin.”
Søren Stobbe – professori Tanskan teknillisessä yliopistossa (DTU)
Miten nanofotonit avaavat erbiumin kvanttipotentiaalin
Tässä on kyse Tanskan teknillisen yliopiston tutkimuksesta, joka on saavuttanut läpimurron. He kehittivät uuden nanofotonisen teknologian, jonka avulla erbium reagoi valoon paljon herkemmin.
Menetelmä yhdistää erbium‑valonlähteet kaupallisesti valmistettuihin nanofotonisiin piilaitteisiin.
Lähde: HZDR
Tämä avasi tien pitkäikäisille kvanttimuisteille, jotka voidaan valmistaa wafer‑tasolla CMOS‑tekniikalla.
“Aiomme käyttää kehittyneitä ionisuihkutekniikoita implantoidaksemme erbium‑atomit pieniin piirakenteisiin ja tutkia, miten erittäin puhtaan piin käyttö parantaa niiden suorituskykyä.”
Tohtori Yonder Berencén – professori Ionisuihku‑fysiikan ja materiaalitutkimuksen instituutissa HZDR
Nämä kvanttisysteemit voidaan hyödyntää monissa sovelluksissa kvanttiverkottamisen ja televiestinnän lisäksi, erityisesti integroidussa fotoniikassa, jossa kulutus on äärimmäisen alhainen, sekä uusissa nanofabrikointimenetelmissä.
Teknologinen visio perustuu DTU:n nanofotonisten sirujen yhdistämiseen ainutlaatuisiin materiaali‑, nanoelektromekaniikka‑, nanolitografia‑ ja kvanttisysteemi‑tekniikoihin. Nykyään on monia erilaisia kvanttivalolähteitä, mutta ne joko eivät toimi kvanttimuisteiden kanssa tai ne eivät ole yhteensopivia optisten kuitujen kanssa.
Søren Stobbe – professori Tanskan teknillisessä yliopistossa (DTU)
Erbium‑pohjaisen kvanttivalon todelliset sovellukset
Tärkeimmät näiden projektien sovellukset ovat kvanttitietokoneiden verkottaminen, sillä erbiumin käyttö tekee siitä yhteensopivan samoilla valon aallonpituuksilla, joita käytetään kuitu‑optisessa viestinnässä.
Kuten tavallinen optiikkakuituverkko on äskettäin osoitettu kykeneväksi kuljettamaan kvanttietoa samanaikaisesti tavallisen telekom‑datavirran kanssa, olemassa olevan kuitu‑optisen infrastruktuurin hyödyntäminen on tärkeää, jotta kvanttiverkko olisi taloudellisesti kannattava.
Tämä tutkimus luo perustan kvanttilaitteiden rakentamiselle, jotka voidaan integroida nykypäivän teknologiaan.”
Tohtori Yonder Berencén – professori Ionisuihku‑fysiikan ja materiaalitutkimuksen instituutissa HZDR
Tutkimus toteutettiin Beamfox Technologies ApS (nanoteknologia) ja Lizard Photonics ApS (integroidun fotoniikan) tuella ja laitteistolla.
Sijoittaminen kvanttitulostukseen
Honeywell / Quantinuum
(HON )
Quantinuum on Honeywell Quantum Solutionsin ja Cambridge Quantumin fuusiosta syntynyt yritys.
Honeywell on edelleen yhtiön enemmistön omistaja (likely 52 % omistus) rahoituskierroksen jälkeen, jonka arvo oli 5 miljardia $. Perustaja Ilyas Khanin on raportoitu omistavan noin 20 % yhtiöstä. Muita osakkeenomistajia ovat JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM ja JP Morgan.
Quantinuumin mahdollinen listautuminen tulevaisuudessa, mahdollisesti osana laajempaa yritysrakenteen uudelleenjärjestelyä, arvioidaan olevan arvoltaan jopa 20 miljardia $ ja voisi tapahtua vuosina 2026–2027.
Kvanttitietokoneet eivät ole Honeywellin liiketoiminnan ydin, vaan yhtiö keskittyy enemmän ilmailuun, automaatioon sekä erikoiskemikaaleihin & materiaaleihin.
Nämäkin alat voisivat kuitenkin hyötyä kvanttitulostuksesta, erityisesti laskennallisesta kemiasta, sekä kvanttisyber‑turvallisuudesta, mikä saattaisi antaa Honeywellille etulyöntiaseman kilpailijoihinsa nähden.
Yhtiön nykyinen päämalli on H2, 56‑kubittinen ionikapsele, jonka kahden‑kubitin porttien tarkkuus on 99,895 %.
Yhtiö on pyrkinyt korkealaatuiseen laskentaan hyvin pienellä virhemarginaalilla sen sijaan, että lisäisi mahdollisimman monta kubittia, luoden niin sanotun “virheenkestävän kvanttitulostuksen”.
Tätä lähestymistapaa yhtiö kutsuu “Paremmat kubitit, paremmat tulokset”, jolloin saman määrän kubitteja tuottaa 100‑1000‑kertainen luotettavuusparannus.
Lähde: Quantinuum
Tämä voisi erityisesti vaikuttaa kiireellisesti tarvittavan kvanttivastaisen kryptografian kehittämiseen, sillä puolustusyritys Thales (HO.PA -0,96 %) on jo tehnyt yhteistyötä Quantinuumin kanssa sekä kansainvälisten pankkien HSBC ja JP Morgan kanssa.
Quantinuum tarjoaa myös omaa kvanttikomputaatiokemia‑alustaa InQuanto, jota voidaan käyttää lääketeollisuudessa, materiaalitieteissä, kemianteollisuudessa, energiassa ja ilmailusovelluksissa.
Kuten monet muutkin kvanttitulostusyritykset, Quantinuum tarjoaa Helios‑palvelua, “laitteisto‑palveluna”, jonka avulla käyttäjät voivat hyödyntää kvanttitulostusta ilman, että heidän tarvitsee itse hallita järjestelmän monimutkaisuutta.
Quantinuum solmi marraskuussa 2024 kumppanuuden saksalaisen Infineonin kanssa, Euroopan suurimman puolijohdevalmistajan. Infineon tuo integroidun fotoniikan ja ohjauselektroniikan teknologiaa auttaakseen luomaan seuraavan sukupolven ionikapseleita.
Kun integroidut fotoniikat ja kvanttiverkot lähestyvät käytännön sovelluksia, on nyt selvää, kuinka tärkeä tämä kumppanuus voi olla Quantinuumin tulevaisuudelle.
Tällä hetkellä yrityksen seuraava askel näyttää olevan julkaista maailman ensimmäinen tekoäly‑keskeinen fotoniikka‑kvanttisirun.
Seuraavien kuukausien aikana Quantinuum jakaa tuloksia käynnissä olevista yhteistyöprojekteista, esitellen mullistavaa potentiaalia kvanttivetoisissa edistysaskelissa generatiivisessa tekoälyssä.
Innovatiivinen Gen QAI‑kyky parantaa ja nopeuttaa metallisen orgaanisen kehyksen (MOF) käyttöä lääkkeiden toimituksessa, raivaten tietä tehokkaammille ja henkilökohtaisemmille hoitovaihtoehdoille, ja tarkemmat tiedot paljastetaan Helios‑käynnistyksen yhteydessä.
Tämä julkaisu on osa uutisarjaa, joka liittyy Quantinuumin nopeaan edistymiseen AI‑kvanttitulostuksen yhteydessä.
Lisää käynnissä olevia käyttötapauksia voi merkittävästi nostaa yrityksen tulevaa arvoa, ja siten Honeywellin osuus siinä sekä sijoittajien mahdollinen voitto.
Viimeisimmät Honeywell (HON) osakeuutiset ja kehitykset
