I mattoni fondamentali per l’Internet quantistico stanno prendendo forma?

I mattoni fondamentali dell’Internet quantistico stanno emergendo

Il calcolo quantistico sta facendo grandi progressi in varie sotto‑sezioni della tecnologia, dal maggior numero di qubit a migliori possibilità di sviluppare reti quantistiche, un completamente nuovo stato della materia, un sistema operativo per le reti quantistiche, e persino trovare i primi casi d’uso nella formazione dell’IA.

Un altro campo che richiede attenzione è lo sviluppo di sorgenti di luce quantistica. Questo è il tipo di luce che viene emessa in modo da produrre una coppia di fotoni intrecciati, e solo quello. Le particelle intrecciate rimangono interagenti tra loro anche quando separate, risultando nel trasferimento di proprietà quantistiche.

Questo intreccio sarà cruciale per la rete di computer quantistici, poiché solo una sorgente di luce quantistica può trasportare dati quantistici da un computer all’altro.

Finora, è stato difficile creare sorgenti di luce quantistica affidabili. Un’opzione potrebbe essere la creazione di ottica non lineare, con ottica non lineare ad alto rendimento recentemente sviluppata da ricercatori dell’Università dell’Illinois.

Un’altra opzione è fare affidamento su nitruro di gallio semiconduttore, già usato su chip e laser, sebbene sia ancora in fase di sviluppo.

Una nuova promettente opzione si sta aprendo, usando l’elemento delle terre rare erbio, con il EQUAL iniziativa (sorgenti di luce quantistica al silicio basate su erbio) sviluppata da una collaborazione tedesco-danese che coinvolge il Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e il Technical University of Denmark (DTU).

Perché l’erbio è importante per le reti quantistiche

L’erbio è un elemento delle terre rare (numero atomico 68), usato principalmente per le sue proprietà fluorescenti.

Vetri o cristalli di erbio modificati sono usati come laser amplificatore ottico per i segnali trasmessi tramite fibra ottica. È anche utile nei laser impiegati in chirurgia e odontoiatria (laser Er:YAG), poiché crea un’applicazione potente ma molto superficiale dell’energia laser.

L’erbio è prodotto principalmente da minerali ricchi di terre rare, spesso associati a giacimenti ricchi di torio.

Mentre la capacità dell’erbio di emettere luce dovrebbe renderlo una sorgente ideale per le applicazioni quantistiche, finora non è stato realmente possibile, poiché l’erbio non reagisce abbastanza fortemente alla stimolazione luminosa. Quindi, nelle forme attualmente prodotte, troppa informazione quantistica verrebbe persa tra la sorgente luminosa e i chip e la memoria quantistici.

“Uno degli obiettivi più difficili è integrare le sorgenti di luce quantistica con le memorie quantistiche. Questo sembrava irrealistico solo pochi anni fa, ma ora vediamo una via da percorrere.”
Søren Stobbe – Professore presso la Technical University of Denmark (DTU)

Come la nanofotonica sblocca il potenziale quantistico dell’erbio

È qui che la ricerca presso la Technical University of Denmark ha compiuto una svolta. Hanno sviluppato una nuova tecnologia nanofotonica che può rendere l’erbio molto più reattivo alla luce.

Il metodo unisce gli emettitori di luce di erbio con dispositivi di silicio nanofotonici fabbricati commercialmente.

Fonte: HZDR

Questo ha aperto la strada a memorie quantistiche a lunga durata che possono essere fabbricate su scala wafer usando la tecnologia CMOS.

Intendiamo utilizzare tecniche avanzate di fascio di ioni per impiantare atomi di erbio in piccole strutture di silicio e studiare come l’uso di silicio ultra-puro possa migliorare le loro prestazioni.”
Dr. Yonder Berencén – Professore dell’Istituto di Fisica dei Fasci di Ioni e Ricerca sui Materiali presso HZDR.

Questi sistemi quantistici possono essere usati per una varietà di applicazioni oltre alle reti quantistiche e alle telecomunicazioni, in particolare la fotonica integrata con consumo energetico estremamente basso e nuovi metodi di nanofabbricazione.

La visione tecnologica si basa sulla combinazione di chip nanofotonici da DTU con tecnologie uniche nei materiali, nanoelettromeccanica, nanolitografia e sistemi quantistici. Oggi esistono molti tipi diversi di sorgenti di luce quantistica, ma o non funzionano con le memorie quantistiche, o sono incompatibili con le fibre ottiche.
Søren Stobbe – Professore presso la Technical University of Denmark (DTU)

Applicazioni reali della luce quantistica basata su erbio

Le applicazioni più importanti di questi progetti saranno nella rete di computer quantistici, poiché l’uso dell’erbio lo rende compatibile con le stesse lunghezze d’onda della luce usate nelle comunicazioni in fibra ottica.

Poiché una rete normale di fibra ottica è stata recentemente dimostrata utilizzabile per trasportare informazioni quantistiche contemporaneamente al normale flusso di dati telecom, la capacità di utilizzare l’infrastruttura di fibra ottica preesistente sarà importante per rendere la rete quantistica economicamente sostenibile.

Questa ricerca getterà le basi per costruire dispositivi quantistici che possono essere integrati nella tecnologia odierna.”
Dr. Yonder Berencén – Professore dell’Istituto di Fisica dei Fasci di Ioni e Ricerca sui Materiali presso HZDR.

Questa ricerca è stata realizzata con il supporto e le attrezzature fornite da Beamfox Technologies ApS (nanotecnologia) e Lizard Photonics ApS (fotonica integrata).

Investire nel calcolo quantistico

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum è il risultato della fusione tra Honeywell Quantum Solutions e Cambridge Quantum.

Honeywell rimane il principale azionista della società (probabilmente il 52% delle quote) dopo un round di raccolta fondi che l’ha valutata a 5 miliardi di dollari. Si riporta che il fondatore Ilyas Khan possieda circa il 20% della società. Altri azionisti includono JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM e JP Morgan.

Un potenziale IPO di Quantinuum in futuro, potenzialmente come parte di una più ampia ristrutturazione aziendale, si stima possa valere fino a 20 miliardi di dollari e potrebbe avvenire tra il 2026 e il 2027.

Il calcolo quantistico non è la parte centrale del business di Honeywell, più focalizzato su prodotti nei settori aerospaziale, automazione e chimica specializzata & materiali.

Ciascuno di questi settori potrebbe, tuttavia, beneficiare del calcolo quantistico, in particolare chimica computazionale, e la sicurezza informatica quantistica, potenzialmente dando a Honeywell un vantaggio rispetto ai concorrenti.

Il modello principale dell’azienda per ora è l’H2, un chip a 56 qubit ionici intrappolati, con una fedeltà di porta a due qubit del 99,895%.

L’azienda ha perseguito un calcolo di alta qualità con pochissimi errori più che aggiungere quanti più qubit possibile, creando quello che si chiama “calcolo quantistico a tolleranza di errore”.

Questo approccio è definito dall’azienda “Qubit migliori, risultati migliori”, con una quantità simile di qubit che ottengono risultati da 100 a 1.000 volte più affidabili.

Fonte: Quantinuum

Questo potrebbe fare una differenza notevole nella crittografia resistente al quantum, urgentemente necessaria, con la società di difesa Thales (HO.PA -0,96%) già in collaborazione con Quantinuum così come le banche internazionali HSBC e JP Morgan.

Quantinuum offre anche la sua chimica computazionale quantistica proprietaria InQuanto, utilizzabile per prodotti farmaceutici, scienze dei materiali, chimica, energia e applicazioni aerospaziali.

Come molte altre aziende di calcolo quantistico, Quantinuum offre Helios, un “hardware-as-a-service”, consentendo agli utenti di beneficiare del calcolo quantistico senza doversi occupare della complessità di gestire il sistema.

Quantinuum ha firmato a novembre 2024 una partnership con la tedesca Infineon, il più grande produttore europeo di semiconduttori. Infineon porterà la sua fotonica integrata e la tecnologia di elettronica di controllo per aiutare a creare la prossima generazione di computer quantistici a ioni intrappolati.

Poiché la fotonica integrata e le reti quantistiche si avvicinano a casi d’uso pratici, ora è chiaro quanto questa partnership possa essere importante per il futuro di Quantinuum.

A questo punto, sembra che il prossimo passo per l’azienda sarà lanciare il primo chip fotonico-quantistico al mondo focalizzato sull’IA.

Nei prossimi mesi, Quantinuum condividerà i risultati delle collaborazioni in corso, mostrando il potenziale rivoluzionario dei progressi guidati dal quantum nell’IA generativa.

La innovativa capacità Gen QAI migliorerà e accelererà l’uso dei Metalli-Organici Framework per la somministrazione di farmaci, aprendo la strada a opzioni di trattamento più efficienti e personalizzate, con i dettagli che saranno svelati al lancio di Helios.

L’annuncio in questa pubblicazione fa parte di una serie di notizie relative al rapido progresso della connessione AI-calcolo quantistico realizzata da Quantinuum.

Altri casi d’uso in corso potrebbero aumentare notevolmente il valore futuro dell’azienda e, di conseguenza, la quota di Honeywell al suo interno e il potenziale profitto che gli investitori potrebbero ottenere.

Ultime notizie e sviluppi sulle azioni Honeywell (HON)