כלובי אור יכולים לפתור את בעיית הזיכרון של מחשוב קוונטי

צוואר הבקבוק: מדוע מחשוב קוונטי זקוק לזיכרון חדש

כדי שמחשב קוונטי יתחיל להיות בשימוש, אם לא באופן שגרתי, אז לפחות באופן אמין, הוא יצטרך לשכפל באמצעות רכיבים תואמי קוונטים את רוב הפונקציות המבוצעות על ידי מוליכים למחצה מסיליקון: לא רק חישוב (מעבד/שבבים), אלא גם רשתות וזיכרון.

הרשת מתקדמת. ראינו את השקת QNodeOS, מערכת הפעלה מוקדש לרשתות קוונטיותלצד שבבים פוטוניים הניתנים לייצור המוני, מגברי ננו-פוטוניים של ארביום, ו טלפורטציה קוונטית באמצעות רשתות סיבים אופטיים מסורתיות.

אבל הזיכרון היה חמקמק יותר, למרות שגלי קול עשויים לספק מעין פתרון היברידי לסוגיית היציבות.

קושי זה נובע מכך שקיוביטים אינם יציבים ביותר, הדורשים חומרים מוליכי-על, בידוד מוחלט מהפרעות סביבתיות וטמפרטורות קרות במיוחד.

רשתות יכולות לסייע באופן חלקי בהקלה על חוסר הזיכרון על ידי העברת מידע לקיוביטים פיזיים אחרים באשכול, אך אפשרות זו יכולה להגיע רק עד גבול מסוים. בשלב מסוים, חישובים מורכבים ידרשו מערכת זיכרון ארוכת טווח (לפי סטנדרטים קוונטיים) המסוגלת לשמור נתונים קוונטיים בצורה אמינה.

זה בדיוק מה שנראה שהשיגו חוקרים בגרמניה באוניברסיטת הומבולדט בברלין, אוניברסיטת שטוטגרט ומכון לייבניץ לטכנולוגיה פוטונית.

הם יצרו "כלוב אור" ננו-סקופי המסוגל לשמור נתונים קוונטיים למשך זמן חסר תקדים. הם פרסמו את ממצאיהם בכתב העת המדעי Light: Science & Applications.¹, תחת הכותרת "אחסון אור בכלובי אור: פלטפורמה ניתנת להרחבה עבור זיכרונות קוונטיים מרובי-ממדים".

מהם "כלובי אור" ננו-סקופיים?

זיכרון קוונטי מתייחס לרכיבים המסוגלים לאחסן ולשמר מידע קוונטי שלם (קיוביטים).

בפועל, זה מתפקד כמו זיכרון RAM: לא לאחסון נתונים לטווח ארוך, אלא לשמירה על גישה לנתונים לשלב הבא בתהליך חישוב.

זה דורש שלושה שלבים עוקבים:

1. לכידת המצב הקוונטי.
2. אחסון מצב זה בפורמט יציב יותר מקיוביטים נדיפים.
3. אחזור הנתונים לצורך עיבוד נוסף.

כיצד פועלים כלובי אור מודפסים בתלת מימד

הבסיס לעבודתם של החוקרים הגרמנים הוא "כלוב האור". מבנים ננו-סקופיים אלה נועדו להיאחז באור מבלי שהוא יאבד את תכונותיו הקוונטיות.

מקור: אור

במקרה הספציפי הזה, הם השתמשו במוליכי גל בעלי ליבה חלולה מלאים באדים אטומיים של אטומי צזיום.

המבנים עצמם נבנו באמצעות טכנולוגיית ננו-הדפסה, ספציפית ליתוגרפיה של פולימריזציה דו-פוטונית עם מערכות הדפסה תלת-ממדיות מסחריות.

כדי להבטיח יציבות ארוכת טווח בסביבת הצזיום הריאקטיבי, המבנים מצופים בשכבת מגן, המפגינה עמידות יוצאת דופן ללא פגיעה משמעותית גם לאחר חמש שנות פעולה.

מקור: אור

יתרונות על פני זיכרון קוונטי מסורתי

עיצוב זה מציע יתרונות ייחודיים בהשוואה לניסיונות קודמים.

ראשית, מבנים מודפסים ננומטריים אלה מאפשרים דיפוזיה מהירה של אטומי צזיום. זה מקטין את הזמן הנדרש למילוי הליבה באדי אטום מחודשים לימים בלבד, והכל תוך שמירה על כליאה מצוינת של שדה אופטי.

שנית, התכנון מאפשר גישה צידית ייחודית לאזורי הליבה, מה שמקל על אחזור נתונים קוונטיים בעת הצורך.

"יצרנו מבנה מנחה המאפשר דיפוזיה מהירה של גזים ונוזלים בתוך הליבה שלו, בזכות הרבגוניות והיכולת לשחזור שמספק תהליך הננו-הדפסה התלת-ממדית."

זה מאפשר מדרגיות אמיתית של פלטפורמה זו, לא רק לייצור מוליכי הגל בתוך השבב אלא גם בין שבבים, לייצור שבבים מרובים בעלי ביצועים זהים."

מדרגיות זו מקלה בהרבה על הגעה לשלב תעשייתי ומסחרי. היא מאפשרת שימוש במספר כלובי אור על אותו שבב, מה שמגדיל את הפוטנציאל הכולל של זיכרון מעבד קוונטי. שינויים בתוך שבב בודד נשמרו מתחת ל-2 ננומטר, בעוד שההבדלים בין השבבים נותרו מתחת ל-15 ננומטר.

מכיוון שביצועי האחסון בין כלובי אור שונים מינימליים ועקביים, התכנון מייצר ציפיות אמינות עבור מהנדסים.

החלק כדי לגלול →

שינוי עצום נוסף בהשוואה לרוב טכנולוגיות המחשוב הקוונטי הוא שזיכרון כלוב קל פועל מעט מעל טמפרטורת החדר ואינו דורש קירור קריוגני. זה הופך אותו לא רק לאמין יותר, אלא גם לחסכוני משמעותית.

כמה זמן יכולים כלובי אור לאחסן נתונים?

כלובי האור מאפשרים המרה יעילה ביותר של פולסי אור מודרכים לעירורים אטומיים קולקטיביים. לייזר אופטי לבקרה יכול לאחר מכן לשחרר את האור לפי דרישה, ולאחזר את הנתונים לצורך חישובים קוונטיים נוספים.

צוות המחקר אחסן בהצלחה פולסי אור מוחלשים המכילים רק פוטונים בודדים למשך כמה מאות ננו-שניות.

מקור: אור

בעוד שציר זמן זה עשוי להיראות קצר, במונחים של רשתות קוונטיות וזיכרון פוטוני, הוא מייצג משך אחסון ארוך ויציב באופן יוצא דופן, במיוחד עבור מערכות התואמות לטמפרטורת החדר.

הרחבת רשתות קוונטיות בעזרת זיכרון אופטי

בעוד שרשתות סייעו עד כה לפצות על המחסור בזיכרון, זיכרון אמין יכול לסייע ביצירת רשתות מורכבות יותר.

על ידי יצירת אחסון אמין, זיכרון קוונטי יכול לשמש כצמתי משחזר, מה שמגביר משמעותית את האמינות והטווח של רשת הקוונטים. זהו צעד משמעותי לקראת חיבור של מספר שבבי קוונטים במחשב-על אחד, כמו גם חיבור מחשבים קוונטיים מרוחקים פיזית.

סיכום

מחשוב קוונטי עשה התקדמות אדירה בשנים האחרונות, עם פיתוח רשתות ושבבים קוונטיים גדולים וניתנים להרחבה. החוליה החסרה למחשב קוונטי מלא או רשת קוונטית בקנה מידה גדול הייתה רכיבי זיכרון אמינים.

השימוש בכלובי האור המשופרים הללו עשוי להיות בדיוק המפתח להאצת פיתוח המחשוב הקוונטי, הודות לתהליך הייצור הזול והאמין שלו.

השלב הבא יהיה ככל הנראה בדיקות מעשיות עם שבבי קוונטים קיימים ואופטימיזציה של תהליך הייצור כדי להשתלב בשיטות העבודה הסטנדרטיות של בית יציקה לייצור מוליכים למחצה.

השקעה במחשוב קוונטי

האניוול / קוואנטינום (HON)

Quantinuum היא תוצאה של המיזוג של Honeywell Quantum Solutions ו-Cambridge Quantum.

האניוול נותרה בעלת המניות העיקרית בחברה (ככל הנראה 52% מהבעלות) לאחר סבב גיוס שהעריך אותו ב-10 מיליארד דולרעל פי הדיווחים, המייסד איליאס חאן מחזיק בכ-20% מהחברה. בעלי מניות נוספים כוללים את תאגיד JSR, מיטסואי, אמגן, יבמ וג'יי.פי מורגן.

הנפקה פוטנציאלית של קוואנטינום, פוטנציאלית כחלק מארגון מחדש גדול יותר של החברה, מוערך על ידי אנליסטים בשווי של עד 20 מיליארד דולר ו עשוי להתרחש בין 2026 ל-2027.

מחשוב קוונטי אינו החלק המרכזי בעסקיה של Honeywell, המתמקדים יותר במוצרים בתחומי התעופה והחלל, אוטומציה וכימיקלים וחומרים מיוחדים.

כל אחד מהתחומים הללו עשוי להפיק תועלת ממחשוב קוונטי, במיוחד כימיה חישובית ואבטחת סייבר קוונטית, מה שעשוי לתת להאניוול יתרון על פני מתחרותיה.

המודל העיקרי של החברה כרגע הוא הליוס, יורשו של H2, ו"מחשב הקוונטי המדויק ביותר בעולם"יש לו מספר שיאים של 98 קיוביטים פיזיים מחוברים במלואם, עם דיוק שער של 99.9975% עבור קיוביט בודד ודיוק שער של 99.921% עבור שני קיוביטים על פני כל זוגות הקיוביטים.

כמו כן, השתמשנו ב-Helios כדי לבצע סימולציות בקנה מידה גדול ב- מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה ומגנטיות קוונטית - לשניהם נתיבים ברורים ליישומים בתעשייה בעולם האמיתי.

החברה חתרה למחשוב איכותי עם מעט מאוד שגיאות, במקום פשוט להוסיף כמה שיותר קיוביטים, ויצרה מה שמכונה "מחשוב קוונטי עמיד בפני תקלות".

גישה זו מכונה על ידי החברה "קיוביטים טובים יותר, תוצאות טובות יותר", כאשר כמות דומה של קיוביטים משיגה תוצאות אמינות פי 100-1,000.

מקור: קוונטיום

זה יכול לעשות הבדל ניכר בקריפטוגרפיה עמידה קוונטית הנחוצה בדחיפות. חברת הביטחון תאלס (HO.PA ‎-0.96%) הוא כבר משתפים פעולה עם קוואנטינום, כמו שהם בנקים בינלאומיים כמו HSBC ו JP מורגן.

Quantinuum מציעה גם כימיה חישובית קוונטית קניינית InQuanto, שמיש ליישומי תרופות, מדעי החומר, כימיקלים, אנרגיה ויישומי תעופה וחלל.

כמו הרבה חברות מחשוב קוונטי אחרות, קוואנטינום מציעה את Helios כ"חומרה כשירות", המאפשר למשתמשים להפיק תועלת ממחשוב קוונטי ללא צורך להתמודד עם המורכבות של תפעול המערכת בעצמם.

Quantinuum חתמה בנובמבר 2024 על שותפות עם Infineon הגרמנית, יצרנית המוליכים למחצה הגדולה באירופה. Infineon תביא את טכנולוגיית הפוטוניקה והשליטה האלקטרוניקה המשולבת שלה כדי לעזור ליצור את הדור הבא של מחשבי קוונטים לכודים.

ככל שפוטוניקה משולבת מתקרבת למקרי שימוש מעשיים, כעת ברור עד כמה שותפות זו עשויה להיות חשובה לעתידה של קוואנטינום. בשלב זה, נראה שהצעד הבא של החברה יהיה לשחרר את שבב הפוטוניקה-קוונטים הראשון בעולם המתמקד בבינה מלאכותית.

בחודשים הקרובים, Quantinuum תשתף תוצאות משיתופי פעולה מתמשכים, ותציג את הפוטנציאל פורץ הדרך של התקדמויות מונעות קוונטית בבינה מלאכותית גנרטיבית.

יכולת Gen QAI החדשנית תשפר ותאיץ את השימוש במסגרות אורגניות מתכתיות למתן תרופות, ותסלול את הדרך לאפשרויות טיפול יעילות ומותאמות אישית יותר, כאשר הפרטים ייחשפו עם השקת Helios.

קוואנטינום מכריזה על פריצת דרך בתחום הבינה המלאכותית הקוונטית עם פוטנציאל מסחרי עצום

מקרי שימוש מתמשכים נוספים עשויים להגביר משמעותית את הערך העתידי של החברה, ולכן, את חלקה של Honeywell בה.

בינה מלאכותית קוונטית גנרטיבית: מימוש מלוא הפוטנציאל של בינה מלאכותית

(תוכל לקרוא עוד על שאר הפעילויות התעשייתיות של Honeywell בתחומי האוטומציה, התעופה והחלל וחומרים מתקדמים בדוח המוקדש לחברה.)

חדשות והתפתחויות אחרונות במניות Honeywell (HON)

מחקר שאליו התייחס

^{1. Gómez-López, E., Ritter, D., Kim, J. et al. אחסון אור בכלובי אור: פלטפורמה ניתנת להרחבה עבור זיכרונות קוונטיים מרובי משתתפים. יישומי מדעי האור 15, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-025-02085-5}