Byggesteiner for kvanteinternett kommer i fokus?

Byggesteiner for kvanteinternett er i ferd med å dukke opp

Kvanteregning gjør store fremskritt i ulike underområder av teknologien, fra økt antall qubits til bedre muligheter for utvikling av kvantenettverk, en helt ny tilstand av materie, et operativsystem for kvantenettverk, og til og med å finne de første bruksområdene i AI‑trening.

Et annet område som krever oppmerksomhet er utviklingen av kvante‑lyskilder. Dette er den typen lys som emitteres på en måte som resulterer i produksjon av et sammenfiltrede par av fotoner, og kun det. Sammenfiltrede partikler forblir i interaksjon med hverandre selv når de er separert, noe som fører til overføring av kvanteegenskaper.

Denne sammenfiltringen vil være avgjørende for å nettverke kvantedatamaskiner, ettersom kun en kvante‑lyskilde kan overføre kvantedata fra én datamaskin til en annen.

Så langt har pålitelige kvante‑lyskilder vært vanskelige å lage. Ett alternativ kan være å skape ikke‑lineær optikk, med høyt avkastende ikke‑lineær optikk nylig utviklet av forskerne ved University of Illinois.

Et annet alternativ er å stole på halvledergalliumnitrat, allerede brukt i brikker og lasere, selv om dette fortsatt er under utvikling.

Et nytt lovende alternativ åpner nå, ved å bruke det sjeldne jordmetallet erbium, med  EQUAL initiativet (Erbium‑baserte silisium‑kvante‑lyskilder) utviklet av et tysk-dansk samarbeid som involverer Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf (HZDR) og Technical University of Denmark (DTU).

Hvorfor er erbium viktig for kvantenettverk

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

Modifiserte erbium‑glass eller krystaller brukes som en laser optisk forsterker for signaler overført via fiber‑optikk. Den er også nyttig i lasere som brukes i kirurgi og tannbehandling (Er:YAG‑laser), da den skaper en kraftig men svært overfladisk anvendelse av laserenergi.

Erbium produseres hovedsakelig fra mineralforekomster rike på sjeldne jordmetaller, ofte assosiert med thorium‑rike avsetninger.

Selv om erburiums evne til å emitere lys burde gjøre det til en ideell lyskilde for kvanteapplikasjoner, har det så langt ikke vært virkelig mulig, da erbium ikke reagerer sterkt nok på lysstimulering. Så i de formene det nå produseres, ville for mye av kvanteinformasjonen gå tapt mellom lyskilden og de kvantebrikkene og minnet.

“Et av de vanskeligste målene er å integrere kvante‑lyskilder med kvante‑minner. Dette virket urealistisk for bare noen år siden, men nå ser vi en vei fremover.”

Søren Stobbe – Professor ved Technical University of Denmark (DTU)

Hvordan nanofotonikk låser opp erburiums kvantepotensial

Dette er hvor forskningen ved Technical University of Denmark har gjort et gjennombrudd. De utviklet en ny nanofotonisk teknologi som kan gjøre erbium mye mer reaktivt mot lys.

Metoden kombinerer erbium‑lysemittenter med kommersielt produserte nanofotoniske silisium‑enheter.

Kilde: HZDR

Dette åpnet veien for langlivede kvante‑minner som kan produseres i wafer‑skala ved bruk av CMOS‑teknologi.

“Vi har til hensikt å bruke avanserte ionstråleteknikker for å implantere erbium‑atomer i små silisium‑strukturer og studere hvordan bruk av ultra‑rent silisium kan forbedre deres ytelse.”

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

Disse kvantesystemene kan brukes til en rekke applikasjoner utover kvantenettverk og telekommunikasjon, spesielt integrert fotonikk med ekstremt lavt strømforbruk, og nye nanofabrikasjonsteknikker.

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

Søren Stobbe – Professor ved Technical University of Denmark (DTU)

Virkelige anvendelser av erbium‑basert kvante‑lys

De viktigste anvendelsene av disse prosjektene vil være i nettverk av kvantedatamaskiner, ettersom bruk av erbium gjør det kompatibelt med de samme lysbølgelengdene som brukes i fiber‑optisk kommunikasjon.

Ettersom et vanlig nettverk av optisk fiber nylig ble demonstrert å kunne brukes til å transportere kvanteinformasjon samtidig med normal telekom‑datatrafikk, vil evnen til å bruke den eksisterende optiske fiber‑infrastrukturen 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 Institute of Ion Beam Physics and Materials Research ved HZDR.

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

Investering i kvantedatabehandling

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum er resultatet av fusjonen mellom Honeywell Quantum Solutions og Cambridge Quantum.

Honeywell forblir selskapets majoritetsaksjonær (sannsynligvis 52 % eierandel) etter en kapitalinnhentingsrunde som verdsatte det til 5 milliarder dollar. Grunnlegger Ilyas Khan skal eie omtrent 20 % av selskapet. Andre aksjonærer inkluderer JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM og JP Morgan.

Et potensielt børsnotering av Quantinuum i fremtiden, muligens som en del av en større bedriftsrestrukturering, anslås å kunne være verdt opptil 20 milliarder dollar og kan skje mellom 2026 og 2027.

Kvanteregning er ikke den sentrale delen av Honeywells virksomhet, som er mer fokusert på produkter innen luftfart, automatisering og spesialkjemikalier & materialer.

Hver av disse domenene kan imidlertid dra nytte av kvanteregning, spesielt beregningskjemi, og kvante‑cybersikkerhet, noe som potensielt gir Honeywell en fordel over konkurrentene.

Selskapets hovedmodell for nå er H2, en fanget‑ion‑brikke med 56 qubits, med 99,895 % to‑qubit‑gate‑fidelitet.

Selskapet har forfulgt høy‑kvalitets‑beregning med svært lite feil mer enn å legge til så mange qubits som mulig, og skapt det såkalte «feiltolerant kvantedatabehandling».

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

Kilde: Quantinuum

Dette kan spesielt gjøre en forskjell i det akutt nødvendige kvante‑resistente kryptografiet, med forsvarsselskapet Thales (HO.PA -0.96%) allerede i samarbeid med Quantinuum samt de internasjonale bankene HSBC og JP Morgan.

Quantinuum tilbyr også sin proprietære kvante‑beregningskjemi InQuanto, som kan brukes til legemidler, materialvitenskap, kjemikalier, energi og luftfartsapplikasjoner.

Som mange andre kvantedatabehandlingsselskaper, tilbyr Quantinuum Helios, en «hardware‑as‑a‑service», som gjør det mulig for brukere å dra nytte av kvanteregning uten å måtte håndtere kompleksiteten ved å operere systemet selv.

Quantinuum signerte i november 2024 et partnerskap med det tyske Infineon, Europas største halvlederprodusent. Infineon vil bringe sin integrerte fotonikk‑ og kontroll‑elektronikk‑teknologi for å hjelpe til med å skape neste generasjon av fanget‑ion‑kvante‑datamaskiner.

Ettersom integrert fotonikk og kvantenettverk nærmer seg praktiske bruksområder, blir det nå klart hvor viktig dette partnerskapet kan være for Quantinuums fremtid.

På dette tidspunktet ser det ut til at neste steg for selskapet vil være å slippe verdens første AI‑fokuserte fotonikk‑kvante‑brikke.

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

Den innovative Gen QAI‑kapasiteten vil forbedre og akselerere bruken av metall‑organiske rammeverk for legemiddellevering, og bane vei for mer effektive og personlige behandlingsalternativer, med detaljer som vil bli avdekket ved lanseringen av Helios.

Kunngjøringen i denne publikasjonen er en del av en rekke nyheter knyttet til den raske fremgangen i AI‑kvantedatabehandlingskoblingen som er gjort hos Quantinuum.

Flere pågående bruksområder kan sterkt øke selskapets fremtidige verdi, og dermed Honeywells posisjon i den samt det potensielle overskuddet investorer kan oppnå.

Siste nyheter og utviklinger for Honeywell (HON)-aksjen