Czy podstawowe elementy Internetu kwantowego stają się przedmiotem zainteresowania?

Powstają podstawowe elementy Internetu kwantowego

Komputery kwantowe czynią ogromne postępy w różnych podsekcjach technologii, od zwiększenia liczby kubitów po lepsze możliwości rozwijanie sieci kwantowych, całkowicie nowy stan materii, system operacyjny dla sieci kwantowych, A nawet znalezienie pierwszych przypadków użycia w szkoleniu AI.

Innym obszarem, który wymaga uwagi, jest rozwój kwantowych źródeł światła. Jest to rodzaj światła, które jest emitowane w sposób, który skutkuje wytworzeniem splątanej pary fotonów i tylko tego. Splątane cząstki pozostają w interakcji ze sobą, nawet gdy są rozdzielone, co skutkuje przeniesieniem właściwości kwantowych.

To splątanie będzie miało kluczowe znaczenie dla połączenia komputerów kwantowych w sieć, gdyż tylko kwantowe źródło światła może przenosić dane kwantowe z jednego komputera do drugiego.

Do tej pory trudno było stworzyć niezawodne źródła światła kwantowego. Jedną z opcji mogłoby być stworzenie optyki nieliniowej, z wysokowydajna optyka nieliniowa opracowana niedawno przez naukowcy z University of Illinois.

Inną opcją jest polegać na półprzewodnikowy azotek galu, już stosowane w układach scalonych i laserach, choć prace nad tym rozwiązaniem wciąż trwają.

Otwiera się obecnie nowa, obiecująca opcja wykorzystująca pierwiastek ziem rzadkich, erb, z RÓWNY inicjatywa (Krzemowe źródła światła kwantowego na bazie erbu) opracowany przez niemiecko-duńską współpracę obejmującą Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) i Technical University of Denmark (DTU).

Dlaczego Erb ma znaczenie dla sieci kwantowych

Erb jest pierwiastkiem ziem rzadkich (liczba atomowa 68), wykorzystywanym głównie ze względu na swoje właściwości fluorescencyjne.

Jako materiał stosuje się modyfikowane szkła lub kryształy erbowe. laser wzmacniacz optyczny do sygnałów przesyłanych przez światłowody. Jest również użyteczny w laserach stosowanych w chirurgii i stomatologii (laser Er:YAG), ponieważ tworzy silne, ale bardzo powierzchowne zastosowanie energii laserowej.

Erb pozyskuje się głównie z rud bogatych w pierwiastki ziem rzadkich, często w połączeniu ze złożami bogatymi w tor.

Chociaż zdolność erbu do emitowania światła powinna czynić go idealnym źródłem światła do zastosowań kwantowych, jak dotąd nie było to możliwe, ponieważ erb nie reaguje wystarczająco silnie na stymulację światłem. W związku z tym w obecnie wytwarzanych formach zbyt duża część informacji kwantowej byłaby tracona między źródłem światła a układami scalonymi i pamięcią kwantową.

„Jednym z najtrudniejszych celów jest zintegrowanie kwantowych źródeł światła z kwantowymi pamięciami. Jeszcze kilka lat temu wydawało się to nierealne, ale teraz widzimy drogę naprzód”.

Søren Stobbe – profesor na Uniwersytecie Technicznym w Danii (DTU)

Jak nanofotonika odkrywa potencjał kwantowy erbu

To właśnie tutaj badania na Uniwersytecie Technicznym Danii dokonały przełomu. Opracowali nową technologię nanofotoniczną, która może sprawić, że erb będzie znacznie bardziej reaktywny na światło.

Metoda ta polega na łączeniu emiterów światła erbowego z komercyjnie produkowanymi nanofotonicznymi urządzeniami krzemowymi.

Źródło: HZDR

Otworzyło to drogę do długotrwałej pamięci kwantowej, którą można wytwarzać na skalę wafli krzemowych przy użyciu technologii CMOS.

„Zamierzamy wykorzystać zaawansowane techniki wiązki jonów do implantacji atomów erbu do maleńkich struktur krzemowych i zbadać, w jaki sposób użycie ultraczystego krzemu może poprawić ich wydajność”.

Dr Yonder Berencén – profesor Instytutu Fizyki Wiązek Jonowych i Badań Materiałowych w HZDR.

Tego typu systemy kwantowe mogą być wykorzystywane w wielu innych zastosowaniach, poza sieciami kwantowymi i telekomunikacją, w szczególności w zintegrowanej fotonice o wyjątkowo niskim zużyciu energii oraz w nowych metodach nanofabrykacji.

Wizja technologiczna opiera się na połączeniu nanofotonicznych chipów DTU z unikalnymi technologiami w zakresie materiałów, nanoelektromechaniki, nanolitografii i systemów kwantowych. Obecnie istnieje wiele różnych typów kwantowych źródeł światła, ale albo nie współpracują one z pamięciami kwantowymi, albo są niekompatybilne z włóknami optycznymi.

Søren Stobbe – profesor na Uniwersytecie Technicznym w Danii (DTU)

Zastosowania światła kwantowego na bazie erbu w świecie rzeczywistym

Najważniejszym zastosowaniem tych projektów będzie łączenie komputerów kwantowych w sieć, gdyż wykorzystanie erbu czyni go kompatybilnym z tymi samymi długościami fal światła, które są wykorzystywane w komunikacji światłowodowej.

Jako normalna sieć światłowodowa niedawno wykazano, że można go używać do przesyłania informacji kwantowych w tym samym czasie, co normalny przepływ danych telekomunikacyjnych, możliwość wykorzystania istniejącej infrastruktury światłowodowej będzie miała duże znaczenie dla uczynienia sieci kwantowej ekonomicznie opłacalną.

Badania te położą podwaliny pod budowę urządzeń kwantowych, które będzie można zintegrować z dzisiejszą technologią”.

Dr Yonder Berencén – profesor Instytutu Fizyki Wiązek Jonowych i Badań Materiałowych w HZDR.

Badania te zostały przeprowadzone przy wsparciu i wykorzystaniu sprzętu dostarczonego przez Beamfox Technologies ApS (nanotechnologia) i Lizard Photonics ApS (fotonika zintegrowana).

Inwestowanie w komputery kwantowe

Honeywell / Quantuum

Quantuum powstało w wyniku fuzji Honeywell Quantum Solutions i Cambridge Quantum.

Honeywell pozostaje większościowym udziałowcem spółki (prawdopodobnie 52% udziałów) po rundzie zbierania funduszy, która wyceniła ją na 5 mld dolarów. Założyciel Ilyas Khan ma podobno posiadać około 20% udziałów w firmie. Inni udziałowcy to JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM i JP Morgan.

Potencjalna oferta publiczna spółki Quntinuum w przyszłości, potencjalnie jako część większej restrukturyzacji korporacyjnej, szacuje się, że jest warta aż 20 mld dolarów oraz może nastąpić między 2026 a 2027 rokiem.

Komputery kwantowe nie stanowią głównej części działalności firmy Honeywell. Koncentrują się one bardziej na produktach związanych z lotnictwem, automatyką oraz specjalistycznymi chemikaliami i materiałami.

Każda z tych dziedzin może jednak skorzystać na komputerach kwantowych, zwłaszcza chemia obliczeniowai cyberbezpieczeństwa kwantowego, co potencjalnie może dać firmie Honeywell przewagę nad konkurencją.

Obecnie głównym modelem firmy jest H2, układ z uwięzionymi jonami, 56 kubitami i 99.895% dokładnością bramki dwukubitowej.

Firma dążyła do uzyskania wysokiej jakości obliczeń z jak najmniejszą liczbą błędów poprzez dodanie jak największej liczby kubitów, tworząc tzw. „odporne na błędy obliczenia kwantowe”.

Firma określa to podejście mianem „Lepsze kubity, lepsze wyniki”, przy czym podobna liczba kubitów pozwala uzyskać od 100 do 1,000 razy bardziej niezawodne wyniki.

Źródło: Quantinium

Może to mieć znaczenie w przypadku pilnie potrzebnej kryptografii odpornej na ataki kwantowe, z firmą zbrojeniową Thales (HO.PA -0.96%) już współpracujemy z Quantinuum jak również banki międzynarodowe HSBC oraz JP Morgan.

Firma Quantinuum oferuje również własną chemię obliczeniową kwantową InQuanto, nadające się do zastosowań w przemyśle farmaceutycznym, materiałoznawstwie, chemikaliach, energetyce i lotnictwie.

Podobnie jak wiele innych firm zajmujących się komputerami kwantowymi, Quantinuum oferuje Helios, „sprzęt jako usługę”, umożliwiając użytkownikom korzystanie z komputerów kwantowych bez konieczności samodzielnego zajmowania się złożonością obsługi systemu.

W listopadzie 2024 roku Quntinuum podpisało umowę o partnerstwie z niemiecką firmą Infineon, największy producent półprzewodników w Europie. Infineon wprowadzi swoją zintegrowaną technologię fotoniki i elektroniki sterującej, aby pomóc w tworzeniu następnej generacji komputerów kwantowych z uwięzionymi jonami.

W miarę jak zintegrowana fotonika i sieci kwantowe zbliżają się do praktycznych zastosowań, staje się jasne, jak ważne może być to partnerstwo dla przyszłości Quntinuum.

W tym momencie wydaje się, że kolejnym krokiem dla firmy będzie wypuścić na rynek pierwszy na świecie układ fotoniczno-kwantowy zorientowany na sztuczną inteligencję.

W nadchodzących miesiącach Quntinuum będzie publikować wyniki trwającej współpracy, prezentując przełomowy potencjał postępów w dziedzinie generatywnej sztucznej inteligencji, opartych na technologiach kwantowych.

Innowacyjna technologia Gen QAI usprawni i przyspieszy wykorzystanie struktur metaloorganicznych w dostarczaniu leków, torując drogę do skuteczniejszych i bardziej spersonalizowanych opcji leczenia. Szczegóły na ten temat zostaną ujawnione podczas premiery Helios.

Ogłoszenie zawarte w tej publikacji jest częścią serii wiadomości dotyczących szybkiego postępu prac nad połączeniem sztucznej inteligencji z obliczeniami kwantowymi w Quantinuum.

Dalsze wykorzystanie tego rozwiązania mogłoby znacząco zwiększyć przyszłą wartość firmy, a co za tym idzie, pozycję Honeywell i potencjalny zysk, jaki mogliby dzięki niemu osiągnąć inwestorzy.

Najnowsze wiadomości i wydarzenia dotyczące akcji Honeywell (HON)