Bagong Metasurface Lumikha ng Nasusukat na Pinagmumulan ng Quantum Light

Paglutas ng Quantum Light

Quantum computing ay may maraming pangako, mula sa paglutas ng mga kalkulasyong imposibleng gawin, posibleng mapabagsak pa ang lahat ng umiiral na anyo ng encryption, hanggang sa paglikha ng napakaepektibong mga computer mula sa pananaw ng konsumo ng enerhiya.

Kung ang mga quantum computer ay naging sapat ang lakas, maaari nilang ganap na baguhin ang medisina sa pamamagitan ng agarang pagkalkula ng 3D na konfigurasyon ng protina, agham ng materyales, pagmomodelo ng klima, o kahit pagsasanay ng mga AI.

Malamang, ang komunikasyon sa pagitan ng mga quantum chip at quantum computer ay gagawin gamit ang elementong particle ng liwanag: mga photon.

Mas tiyak, mga entangled na photon, kung saan nagkakaugnayan sila sa isa’t isa sa pamamagitan ng mga quantum effect, kahit na sila ay hiwalay. Lalo na ngayon na napatunayan na maaari nating gamitin ang karaniwang optical fibers upang magpadala ng quantum data sa hindi bababa sa ilang dosenang kilometro.

Gayunpaman, ang paggawa ng mga entangled na photon ay napakalaking hamon, at humahadlang sa posibilidad na palakihin ang mga quantum computer sa sukat, pagiging maaasahan, at antas ng gastos kung saan ito ay kapaki-pakinabang.

May mga binubuo nang alternatibo, halimbawa, ang paggawa ng iisang photon mula sa isang hindi perpektong photon source, sa pamamagitan ng nonlinear optics at single photon teleportation. Ang pagpapataas ng kahusayan ng mga pinagmumulan ng liwanag gamit ang erbium ay isa pang posibleng opsyon.

Ngunit sa huli, marami sa mga solusyong ito ay maaaring masyadong kumplikado upang lutasin ang problema, kaya’t ang bagong binuong metamaterial ay maaaring baguhin ang hinaharap ng mga quantum computer. Ang nanoscale na komponenteng ito, na kayang maglipat ng nasusukat, mababang-decoherence na quantum impormasyon sa liwanag, ay binuo ng mga mananaliksik sa Harvard University at inilathala sa prestihiyosong review na Science¹ sa pamagat na “Metasurface quantum graphs for generalized Hong-Ou-Mandel interference”.

Mga Pinagmumulan ng Quantum Light

Upang mailipat ang data sa pagitan ng mga sub-komponent ng isang quantum computer at sa pagitan ng iba’t ibang quantum computer, kailangang mapanatili ang quantum data. Karaniwan itong nakamit sa pamamagitan ng paglikha ng mga entangled na particle, lalo na mga photon.

Ang mga entangled na particle na ito ay magrereplika ng estado ng isa’t isa, kahit na hiwalay sa malalayong distansya.

Sa ngayon, ang mga mananaliksik sa quantum computing ay pangunahing gumagamit ng “tradisyonal” na paraan ng pagbuo ng mga entangled na photon. Ito ay sa pamamagitan ng pagpapadaan ng mga photon sa mga waveguide sa pinalawak na microchip o sa pamamagitan ng malalaking aparato na binubuo ng mga lente, salamin, at beam splitter.

Ang problema ay ang mga sistemang ito ay masyadong malaki, kumplikado, at mahirap gawin sa sapat na dami para ang pamamaraan ay umangat sa bilang na kinakailangan ng isang quantum network.

Isa pang problema ay ang “decoherence”. Lumalawak ang matematikal na komplikasyon kapag dumarami ang bilang ng mga photon at, samakatuwid, ang bilang ng mga qubit.

Bawat karagdagang photon ay nagdadala ng maraming bagong interference pathways, na sa isang karaniwang setup ay mangangailangan ng mabilis na pagdami ng mga beam splitter at output port.

Quantum Metasurface

Metamaterial

Ang mga metamaterial ay nagbabago ng estruktura ng isang materyal, nagbibigay dito ng ibang katangian kaysa sa mga katangian ng mga batayang materyales na pinagmulan nito.

Kadalasan itong nakakamit sa pamamagitan ng paglikha ng paulit-ulit na pattern ng eksaktong hugis, geometry, sukat, oryentasyon, atbp. lahat sa nanoscale.

Ang paglikha ng regular na micro-structure sa isang kontroladong paraan ay maaaring magdulot ng pinahusay na pagganap ng isang materyal kumpara sa batayang komponent nito. Maaaring maapektuhan ito ng maraming iba’t ibang katangian, tulad ng electromagnetic, acoustic, structural strength, thermal, atbp.

Pinagmulan: Science

Ito ang nilikha ng mga mananaliksik ng Harvard, gamit ang bagong uri ng metasurfaces, mga patag na aparato na inukit ng mga pattern na nagmamanipula ng liwanag sa nanoscale.

“Nagpapakilala kami ng malaking teknolohikal na kalamangan pagdating sa paglutas ng problema sa scalability.

Ngayon maaari naming i-miniaturize ang buong optical setup sa isang solong metasurface na napaka-stable at matibay.”

Kerolos M.A. Yousef – Graduate Student at Harvard

Paano Pinapagana ng Metasurface ang Nasusukat na Quantum Light

Ang matematikal na komplikasyon ng maraming photon na kinakailangan para sa komplikadong quantum calculations ay maaaring pamahalaan gamit ang sangay ng matematika na tinatawag na graph theory. Sa simpleng paliwanag, gumagamit ito ng mga punto at linya upang ilarawan ang mga koneksyon at relasyon.

Pinagmulan: Science

Habang ginagamit ang graph theory sa ilang uri ng quantum computing at quantum error correction, hindi pa ito nagagamit sa konteksto ng mga metasurface, lalo na sa kanilang disenyo at operasyon.

Pinahintulutan ng graph theory ang mga mananaliksik na biswal na matukoy kung paano nag-iinterfere ang mga photon sa isa’t isa at hulaan ang kanilang mga epekto sa mga eksperimento.

Bagong Kagamitan para sa Photon Entanglement

Gamit ang graph theory at mga komersyal na teknik sa paggawa ng semiconductor, nilikha ng mga mananaliksik ang “compact multiport interferometers”.

Ginamit nila ang graph theory upang i-encode ang parehong pisikal na disenyo at ang quantum correlations na nililikha nito sa nanostructure ng mga interferometer.

“Nagbibigay din ito ng bagong pananaw sa pag-unawa, disenyo, at aplikasyon ng mga metasurface, lalo na sa pagbuo at pagkontrol ng quantum light. Sa pamamagitan ng graph approach, sa isang paraan, ang disenyo ng metasurface at ang optical quantum state ay nagiging dalawang mukha ng iisang barya.”

Neal Sinclair – Research at Harvard University

Sinubukan nila ang pagganap nito, gamit ang superconducting nanowire detectors upang sukatin ang pag-uugali ng photon.

Pinatunayan nito na ang pamamaraang ito ay nagbibigay ng maraming benepisyo:

• Ang disenyo ay hindi nangangailangan ng masalimuot na pag-aayos, kaya mas pinadali ang paggawa at pag-set up.
• Ito ay napaka-resistente sa mga perturbasyon, na may mababang optical losses.
• Ito ay madaling gawin, na nagiging mas nasusukat at mas matipid.

Ang gawaing ito ay pangunahing nakatuon sa posibleng mga aplikasyon sa quantum computing.

Maaaring ito rin ay maging kapaki-pakinabang para sa quantum sensing, o mag-alok ng “lab-on-a-chip” na kakayahan para sa pundamental na pananaliksik.

“Nasasabik ako sa pamamaraang ito, dahil maaari nitong epektibong palakihin ang mga optical quantum computer at mga network — na matagal nang pinakamalaking hamon nila kumpara sa ibang plataporma tulad ng superconductors o atoms,”

Neal Sinclair – Research at Harvard University

Pamumuhunan sa Quantum Computing

Honeywell / Quantinuum

Ang Quantinuum ay resulta ng pagsasanib ng Honeywell Quantum Solutions at Cambridge Quantum.

Ang Honeywell ay nananatiling pangunahing shareholder ng kumpanya (tinatayang 52% pagmamay-ari) pagkatapos ng fundraising round na nagbigay ng halaga na $5B. Iniulat na si Founder Ilyas Khan ay nagmamay-ari ng humigit-kumulang 20% ng kumpanya. Kasama sa ibang shareholders ang JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM, at JP Morgan.

Isang posibleng IPO ng Quantinuum sa hinaharap, maaaring bilang bahagi ng mas malaking corporate restructuring, tinatayang may halaga hanggang $20B at maaaring maganap sa pagitan ng 2026 at 2027.

Ang quantum computing ay hindi pangunahing bahagi ng negosyo ng Honeywell; mas nakatuon ito sa mga produkto sa aerospace, automation, at specialty chemicals & materials.

Ang bawat isa sa mga domain na ito ay maaaring makinabang mula sa quantum computing, lalo na sa computational chemistry at quantum cybersecurity, na maaaring magbigay sa Honeywell ng kalamangan laban sa mga kakumpitensya nito.

Ang pangunahing modelo ng kumpanya sa ngayon ay ang H2, isang trapped-ion na 56-qubit chip, na may 99.895% two-qubit gate fidelity.

Ang susunod na 3 henerasyon, na aabot sa 1000+ qubits, ay nakaplano na, na may mga susunod na paglabas na nakatakda sa 2025, 2027, at 2029.

Pinagmulan: Quantinuum

Ang pinakabagong bersyon, na tinawag na Apollo, ay magiging breakthrough na magpapahintulot sa napakaraming komersyal na aplikasyon na magamit ang quantum computing.

Sa konklusyon, sa pamamagitan ng kombinasyon ng mga pag-unlad sa kahandaan ng hardware at QEC, nakikita na natin ang Apollo sa pagtatapos ng dekada, isang ganap na fault-tolerant na quantum-advantaged na makina. Ito ay magiging komersyal na tipping point: magbubukas ng isang panahon ng siyentipikong pagtuklas sa pisika, materyales, kimika, at iba pa.

Ang kumpanya ay naghangad ng high-quality computing na may napakakaunting error, sa halip na magdagdag ng maraming failure-prone na qubits, na lumilikha ng tinatawag na “fault-tolerant quantum computing”.

Tinawag ng kumpanya ang pamamaraang ito na “Better qubits, better results”, kung saan ang katulad na dami ng mga qubit ay nakakamit ng 100-1,000 beses na mas maaasahang resulta.

Pinagmulan: Quantinuum

Ito ay maaaring magdala ng malaking pagkakaiba sa agarang pangangailangan ng quantum-resistant cryptography, kasama ang defense company na Thales (HO.PA -0.96%) na kasalukuyang nakikipagtulungan sa Quantinuum gayundin ang mga internasyonal na bangko HSBC at JP Morgan.

Nag-aalok din ang Quantinuum ng kanilang proprietary quantum computational chemistry InQuanto, na magagamit para sa pharmaceuticals, material sciences, chemicals, energy, at aerospace applications.

Tulad ng maraming ibang quantum computing companies, nag-aalok ang Quantinuum ng Helios, isang “hardware-as-a-service”, na nagbibigay-daan sa mga gumagamit na makinabang mula sa quantum computing nang hindi na kailangang harapin ang komplikasyon ng pagpapatakbo ng systema mismo.

Nilagdaan ng Quantinuum noong Nobyembre 2024 ang isang partnership sa German Infineon, ang pinakamalaking semiconductor manufacturer sa Europa. Dadalhin ng Infineon ang kanilang integrated photonics at control electronics technology upang makatulong sa paglikha ng susunod na henerasyon ng trapped-ion quantum computers.

Habang ang integrated photonics ay papalapit na sa praktikal na mga kaso ng paggamit, malinaw na kung gaano kahalaga ang partnership na ito para sa hinaharap ng Quantinuum. Sa puntong ito, tila ang susunod na hakbang para sa kumpanya ay ilabas ang unang AI-focused photonics-quantum chip sa mundo.

Sa mga darating na buwan, ibabahagi ng Quantinuum ang mga resulta mula sa patuloy na mga kolaborasyon, na ipinapakita ang groundbreaking potential ng mga quantum-driven advancements sa Generative AI.

Ang makabagong Gen QAI capability ay magpapahusay at magpapabilis sa paggamit ng Metallic Organic Frameworks para sa drug delivery, na magbubukas ng daan para sa mas epektibo at personalized na mga opsyon sa paggamot, na may mga detalye na ilalantad sa paglulunsad ng Helios.

Quantinuum Announces Generative Quantum AI Breakthrough with Massive Commercial Potential

Ang anunsyo sa publikasyong ito ay bahagi ng sunod-sunod na balita na may kaugnayan sa mabilis na pag-unlad ng koneksyon ng AI at quantum computing na ginawa sa Quantinuum.

Mas marami pang patuloy na mga use case ang maaaring magpataas nang malaki sa hinaharap na halaga ng kumpanya, at dahil dito, sa stack ng Honeywell dito, at sa potensyal na kita na maaaring makuha ng mga mamumuhunan.

(Maaari mo ring basahin ang aming kumpletong ulat tungkol sa core business ng Honeywell sa sensors, aerospace parts, at advanced materials, bukod sa kanilang pakikilahok sa Quantinuum)

Pinakabagong Balita at Pag-unlad ng Stock ng Honeywell (HON)

Pag-aaral na Binanggit

^{1. Kerolos M. A. Yousef, Marco D’Alessandro, Matthew Yeh, Neil Sinclair, Marko Loncar, and Federico Capasso. Metasurface quantum graphs for generalized Hong-Ou-Mandel interference. Science. 24 Jul 2025. Vol 389, Issue 6758 pp. 416-422. DOI: 10.1126/science.adw8404}