Byggeklossene for kvanteinternett kommer i fokus?

Byggeklossene til kvanteinternettet dukker opp

Kvantedatamaskiner gjør store fremskritt innen ulike deler av teknologien, fra økt antall qubit til bedre muligheter for utvikling av kvantenettverk, en helt ny materietilstand, En operativsystem for kvantenettverk, Og selv å finne de første brukstilfellene innen AI-opplæring.

Et annet felt som krever oppmerksomhet er utviklingen av kvantelyskilder. Dette er den typen lys som sendes ut på en måte som resulterer i produksjonen av et sammenfiltret par av fotoner, og bare det. Sammenfiltrede partikler forblir i samspill med hverandre selv når de er separert, noe som resulterer i overføring av kvanteegenskaper.

Denne sammenfiltringen vil være avgjørende for nettverksbygging av kvantedatamaskiner, ettersom bare en kvantelyskilde kan overføre kvantedata fra en datamaskin til en annen.

Så langt har det vært vanskelig å lage pålitelige kvantelyskilder. Ett alternativ kan være å lage ikke-lineær optikk, med høytydelig ikke-lineær optikk nylig utviklet av forskere ved University of Illinois.

Et annet alternativ er å stole på halvleder galliumnitrid, som allerede brukes på brikker og lasere, selv om dette fortsatt er et pågående arbeid.

Et nytt lovende alternativ åpner seg nå, ved bruk av det sjeldne jordartsmetallen erbium, med LIK initiativ (Erbiumbaserte silisiumkvantelyskilder) utviklet av et tysk-dansk samarbeid som involverer Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) og Danmarks tekniske universitet (DTU).

Hvorfor erbium er viktig for kvantenettverk

Erbium er et sjeldent jordartsmetall (atomnummer 68), hovedsakelig brukt for sine fluorescerende egenskaper.

Modifiserte erbiumglass eller krystaller brukes som en laser optisk forsterker for signaler overført via fiberoptikk. Den er også nyttig i lasere som brukes i kirurgi og tannbehandling (Er:YAG-laser), ettersom den skaper en kraftig, men svært overfladisk påføring av laserenergi.

Erbium produseres hovedsakelig fra malm rik på sjeldne jordarter, ofte assosiert med thoriumrike forekomster.

Selv om erbiums evne til å sende ut lys burde gjøre det til en ideell lyskilde for kvanteapplikasjoner, har det så langt ikke vært mulig, ettersom erbium ikke reagerer sterkt nok på stimulering av lys. Så i den formen det er laget i dag, ville for mye av kvanteinformasjonen gå tapt mellom lyskilden og kvantebrikkene og minnet.

«Et av de vanskeligste målene er å integrere kvantelyskilder med kvanteminner. Dette virket urealistisk for bare noen få år siden, men nå ser vi en vei videre.»

Søren Stobbe – professor ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU)

Hvordan nanofotonikk frigjør Erbiums kvantepotensial

Det er her forskningen ved Danmarks Tekniske Universitet har fått et gjennombrudd. De utviklet en ny nanofotonisk teknologi som kan gjøre erbium mye mer reaktivt på lys.

Metoden slår sammen erbium-lysemittere med kommersielt produserte nanofotoniske silisiumenheter.

kilde: HZDR

Dette åpnet veien for langlivede kvanteminner som kan produseres på waferskala ved hjelp av CMOS-teknologi.

«Vi har til hensikt å bruke avanserte ionestråleteknikker for å implantere erbiumatomer i ørsmå silisiumstrukturer og studere hvordan bruk av ultrarent silisium kan forbedre ytelsen deres.»

Dr. Yonder Berencén – professor ved Institutt for ionestrålefysikk og materialforskning ved HZDR.

Disse kvantesystemene kan brukes til en rekke bruksområder i tillegg til kvantenettverk og telekommunikasjon, særlig integrert fotonikk med ekstremt lavt strømforbruk og nye nanofabrikasjonsmetoder.

Den teknologiske visjonen er basert på å kombinere nanofotoniske brikker fra DTU med unike teknologier innen materialer, nanoelektromekanikk, nanolitografi og kvantesystemer. Det finnes mange forskjellige typer kvantelyskilder i dag, men enten fungerer de ikke med kvanteminner, eller så er de inkompatible med optiske fibre.

Søren Stobbe – professor ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU)

Virkelige anvendelser av erbiumbasert kvantelys

De viktigste bruksområdene for disse prosjektene vil være innen nettverksbygging av kvantedatamaskiner, ettersom bruk av erbium gjør det kompatibelt med de samme lysbølgelengdene som brukes i fiberoptisk kommunikasjon.

Som et vanlig nettverk av optisk fiber ble nylig vist å kunne brukes til å bære kvanteinformasjon samtidig som vanlig telekomdataflyt, vil muligheten til å bruke den eksisterende optiske fiberinfrastrukturen være viktig for å gjøre kvantenettverket økonomisk levedyktig.

Denne forskningen vil legge grunnlaget for å bygge kvanteenheter som kan integreres i dagens teknologi.»

Dr. Yonder Berencén – professor ved Institutt for ionestrålefysikk og materialforskning ved HZDR.

Denne forskningen ble utført med støtte og utstyr levert av Beamfox Technologies ApS (nanoteknologi) og Lizard Photonics ApS (integrert fotonikk).

Investering i kvantedatamaskiner

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum er resultatet av sammenslåingen av Honeywell Quantum Solutions og Cambridge Quantum.

Honeywell er fortsatt selskapets majoritetsaksjonær (sannsynligvis 52 % eierskap) etter en innsamlingsrunde som verdsatte den til $5BGrunnlegger Ilyas Khan skal angivelig eie omtrent 20 % av selskapet. Andre aksjonærer inkluderer JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM og JP Morgan.

En potensiell børsnotering av Quantinuum i fremtiden, potensielt som en del av en større bedriftsrestrukturering, er anslått å være verdt så mye som $20B og kan skje mellom 2026 og 2027.

Kvantedatabehandling er ikke den sentrale delen av Honeywells virksomhet, mer sentrert rundt produkter innen luftfart, automatisering og spesialkjemikalier og -materialer.

Hvert av disse domenene kan imidlertid dra nytte av kvantedatamaskinering, spesielt beregningsbasert kjemi, og kvante-cybersikkerhet, noe som potensielt gir Honeywell en fordel mot konkurrentene.

Selskapets hovedmodell for nå er H2, en fanget-ion 56 qubit-brikke, med 99.895 % to-qubit gate-fidelity.

Selskapet har strebt etter høykvalitets databehandling med svært lite feil i stedet for å legge til så mange qubits som mulig, og dermed skapt en såkalt «feiltolerant kvantedatabehandling».

Denne tilnærmingen er merket av selskapet som «Bedre qubits, bedre resultater», med et lignende antall qubits som oppnår 100–1,000 ganger mer pålitelige resultater.

kilde: Kvantinuum

Dette kan særlig utgjøre en forskjell i den sårt tiltrengte kvanteresistente kryptografien, med forsvarsselskapet Thales (HO.PA -0.96 %) samarbeider allerede med Quantinuum i tillegg til de internasjonale bankene HSBC og JP Morgan.

Quantinuum tilbyr også sin proprietære kvanteberegningskjemi InQuanto, brukbar for farmasøytiske, materialvitenskapelige, kjemikalier, energi- og romfartsapplikasjoner.

Som mange andre kvantedatabedrifter, Quantinuum tilbyr Helios, en «maskinvare-som-en-tjeneste», slik at brukere kan dra nytte av kvantedatabehandling uten å måtte forholde seg til kompleksiteten ved å betjene systemet selv.

Quantinuum signerte i november 2024 et partnerskap med tyske Infineon, Europas største halvlederprodusent. Infineon vil ta med sin integrerte fotonikk- og kontrollelektronikkteknologi for å bidra til å skape neste generasjon fangede-ion kvantedatamaskiner.

Etter hvert som integrerte fotonikk og kvantenettverk beveger seg nærmere praktiske brukstilfeller, blir det nå klart hvor viktig dette partnerskapet kan være for fremtiden til Quantinuum.

På dette tidspunktet ser det ut til at neste steg for selskapet vil være å lansere verdens første AI-fokuserte fotonikk-kvantebrikke.

I løpet av de kommende månedene vil Quantinuum dele resultater fra pågående samarbeid, og vise frem det banebrytende potensialet til kvantedrevne fremskritt innen generativ AI.

Den innovative Gen QAI-funksjonaliteten vil forbedre og akselerere bruken av metalliske organiske rammeverk for legemiddellevering, og bane vei for mer effektive og personlige behandlingsalternativer. Detaljer vil bli avduket ved lanseringen av Helios.

Kunngjøringen i denne publikasjonen er en del av en rekke nyheter knyttet til den raske fremgangen i forbindelsen mellom AI og kvantedatamaskiner som er gjort hos Quantinuum.

Flere pågående brukstilfeller kan sterkt øke den fremtidige verdien av selskapet, og derfor kan Honeywells stabel i det og potensielle fortjenesteinvestorer tjene på det.

Siste nytt og utvikling for Honeywell (HON)-aksjen