Bouwblokken voor het kwantuminternet komen in beeld?

Bouwblokken van het kwantuminternet komen naar voren

Quantumcomputing maakt grote vooruitgang in verschillende deelgebieden van de technologie, van een hoger aantal qubits tot betere mogelijkheden voor het ontwikkelen van kwantumnetwerken, een geheel nieuwe materietoestand, een besturingssysteem voor kwantumnetwerken, en zelfs het vinden van de eerste toepassingen in AI‑training.

Een ander gebied dat aandacht vereist, is de ontwikkeling van kwantumlichtbronnen. Dit is het type licht dat wordt uitgezonden op een manier die leidt tot de productie van een verstrengeld paar fotonen, en alleen dat. Verstrengelde deeltjes blijven met elkaar interageren, zelfs wanneer ze gescheiden zijn, waardoor kwantumeigenschappen worden overgedragen.

Deze verstrengeling zal cruciaal zijn voor het netwerken van kwantumcomputers, omdat alleen een kwantumlichtbron kwantumdata van de ene computer naar de andere kan dragen.

Tot nu toe zijn betrouwbare kwantumlichtbronnen moeilijk te creëren. Een optie zou de creatie van niet‑lineaire optica kunnen zijn, met hoogrenderende niet‑lineaire optica recent ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Illinois.

Een andere optie is te vertrouwen op halfgeleidergalliumnitride, al gebruikt op chips en lasers, hoewel dit nog in ontwikkeling is.

Een nieuw veelbelovend alternatief opent zich nu, met het zeldzame aardmetaal erbium, via de EQUAL initiatief (Erbium‑gebaseerde silicium‑kwantumlichtbronnen) ontwikkeld door een Duits‑Deense samenwerking tussen het Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf (HZDR) en de Technische Universiteit van Denemarken (DTU).

Waarom Erbium belangrijk is voor kwantumnetwerken

Erbium is een zeldzaam aardmetaal (atoomnummer 68), voornamelijk gebruikt vanwege zijn fluorescerende eigenschappen.

Gemodificeerde erbiumglazen of -kristallen worden gebruikt als een laser optische versterker voor signalen die via glasvezel worden verzonden. Het wordt ook gebruikt in lasers voor chirurgie en tandheelkunde (Er:YAG‑laser), omdat het een krachtige maar zeer oppervlakkige toepassing van laserenergie creëert.

Erbium wordt voornamelijk gewonnen uit mineraalrijke ertsafzettingen die rijk zijn aan zeldzame aardmetalen, vaak geassocieerd met thoriumrijke afzettingen.

Hoewel het vermogen van erbium om licht uit te stralen het een ideale lichtbron voor kwantumtoepassingen zou moeten maken, is dit tot nu toe niet echt haalbaar geweest, omdat erbium niet sterk genoeg reageert op lichtstimulatie. In de huidige vormen zou te veel kwantuminformatie verloren gaan tussen de lichtbron en de kwantumchips en -geheugen.

“Een van de moeilijkste doelen is het integreren van kwantumlichtbronnen met kwantumgeheugens. Dit leek een paar jaar geleden onrealistisch, maar nu zien we een pad vooruit.”

Søren Stobbe – Professor aan de Technische Universiteit van Denemarken (DTU)

Hoe nanofotonica het kwantumpotentieel van Erbium ontsluit

Dit is waar het onderzoek aan de Technische Universiteit van Denemarken een doorbraak heeft bereikt. Ze ontwikkelden een nieuwe nanofotonische technologie die erbium veel reactiever maakt voor licht.

De methode combineert erbium‑lichtemitters met commercieel vervaardigde nanofotonische silicium‑apparaten.

Bron: HZDR

Dit opende de weg voor langlevende kwantumgeheugens die op wafer‑schaal kunnen worden vervaardigd met CMOS‑technologie.

“We zijn van plan geavanceerde ionenbundeltechnieken te gebruiken om erbiumatomen in kleine siliciumstructuren te implanteren en te onderzoeken hoe ultra‑zuiver silicium hun prestaties kan verbeteren.”

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

Deze kwantumsystemen kunnen voor diverse toepassingen worden gebruikt naast kwantumnetwerken en telecommunicatie, met name geïntegreerde fotonica met extreem laag energieverbruik, en nieuwe nanofabricatiemethoden.

De technologische visie is gebaseerd op het combineren van nanofotonische chips van DTU met unieke technologieën op het gebied van materialen, nano‑elektromechanica, nanolithografie en kwantumsystemen. Er zijn vandaag de dag veel verschillende typen kwantumlichtbronnen, maar ofwel werken ze niet met kwantumgeheugens, ofwel zijn ze incompatibel met optische vezels.

Søren Stobbe – Professor aan de Technische Universiteit van Denemarken (DTU)

Praktische toepassingen van op Erbium gebaseerde kwantumlicht

De belangrijkste toepassingen van deze projecten zullen liggen in het netwerken van kwantumcomputers, omdat het gebruik van erbium het compatibel maakt met dezelfde lichtgolflengten die in glasvezelcommunicatie worden gebruikt.

Zoals een normaal netwerk van glasvezel recentelijk is aangetoond bruikbaar te zijn om kwantuminformatie te transporteren tegelijk met normale telecomdatastromen, zal het vermogen om de bestaande glasvezelinfrastructuur te benutten belangrijk zijn om het kwantumnetwerk economisch levensvatbaar te maken.

Dit onderzoek zal de basis leggen voor het bouwen van kwantumapparaten die geïntegreerd kunnen worden in de technologie van vandaag.”

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

Dit onderzoek werd uitgevoerd met steun en apparatuur geleverd door Beamfox Technologies ApS (nanotechnologie) en Lizard Photonics ApS (geïntegreerde fotonica).

Investeren in quantumcomputing

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum is het resultaat van de fusie tussen Honeywell Quantum Solutions en Cambridge Quantum.

Honeywell blijft de meerderheidsaandeelhouder van het bedrijf (waarschijnlijk 52 % eigendom) na een financieringsronde met een waardering van $5 mrd. Oprichter Ilyas Khan zou ongeveer 20 % van het bedrijf bezitten. Andere aandeelhouders zijn onder meer JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM en JP Morgan.

Een mogelijke IPO van Quantinuum in de toekomst, mogelijk als onderdeel van een grotere bedrijfsherstructurering, wordt geschat op maximaal $20 mrd en zou kunnen plaatsvinden tussen 2026 en 2027.

Quantumcomputing is niet het centrale onderdeel van Honeywell’s activiteiten, die meer gericht zijn op producten in de lucht- en ruimtevaart, automatisering en speciale chemicaliën & materialen.

Elk van deze domeinen zou echter kunnen profiteren van quantumcomputing, met name computational chemistry, en kwantum‑cybersecurity, wat Honeywell een voordeel kan geven ten opzichte van concurrenten.

Het belangrijkste model van het bedrijf op dit moment is de H2, een trapped‑ion‑chip met 56 qubits en een twee‑qubit‑poortfideliteit van 99,895 %.

Het bedrijf streeft naar hoogwaardige berekeningen met zeer weinig fouten, meer dan alleen het toevoegen van zoveel mogelijk qubits, en creëert een zogenaamd “fault‑tolerant quantum computing”.

Deze aanpak wordt door het bedrijf bestempeld als “Betere qubits, betere resultaten”, waarbij een vergelijkbaar aantal qubits 100‑ tot 1 000‑maal betrouwbaardere resultaten oplevert.

Bron: Quantinuum

Dit zou met name een verschil kunnen maken in de dringend benodigde kwantum‑resistente cryptografie, waarbij defensiebedrijf Thales (HO.PA -0,96 %) al samenwerkt met Quantinuum en ook de internationale banken HSBC en JP Morgan.

Quantinuum biedt bovendien zijn eigen kwantum‑computational chemistry‑platform InQuanto, bruikbaar voor farmaceutica, materiaalkunde, chemie, energie en lucht‑ en ruimtevaarttoepassingen.

Net als veel andere quantum‑computingbedrijven, biedt Quantinuum Helios, een “hardware‑as‑a‑service”, waardoor gebruikers kunnen profiteren van quantumcomputing zonder zelf de complexiteit van het systeem te hoeven beheren.

Quantinuum tekende in november 2024 een partnerschap met het Duitse Infineon, Europa’s grootste halfgeleiderfabrikant. Infineon zal zijn geïntegreerde fotonica‑ en besturingselektronicatechnologie inbrengen om de volgende generatie trapped‑ion‑kwantumcomputers te creëren.

Naarmate geïntegreerde fotonica en kwantumnetwerken dichter bij praktische toepassingen komen, wordt nu duidelijk hoe belangrijk dit partnerschap kan zijn voor de toekomst van Quantinuum.

Op dit moment lijkt de volgende stap voor het bedrijf te zijn om de eerste AI‑gerichte fotonica‑kwantumchip ter wereld uit te brengen.

In de komende maanden zal Quantinuum resultaten delen van lopende samenwerkingen, waarmee het baanbrekende potentieel van quantum‑gedreven vooruitgang in Generatieve AI wordt getoond.

De innovatieve Gen QAI‑capaciteit zal het gebruik van Metallic Organic Frameworks voor medicijnafgifte verbeteren en versnellen, waardoor efficiëntere en gepersonaliseerde behandelingsopties mogelijk worden, met details die onthuld zullen worden bij de lancering van Helios.

De aankondiging in deze publicatie maakt deel uit van een reeks nieuwsberichten over de snelle vooruitgang van de AI‑quantum‑computingverbinding bij Quantinuum.

Meer lopende use‑cases zouden de toekomstige waarde van het bedrijf sterk kunnen verhogen, en daarmee ook Honeywell’s aandeel daarin en de potentiële winst die beleggers eruit zouden kunnen halen.

Laatste Honeywell (HON) aandelennieuws en ontwikkelingen