Işık Kafesleri Kuantum Hesaplamanın Bellek Sorununu Çözebilir

Darboğaz: Kuantum Hesaplama Neden Yeni Belleğe İhtiyaç Duyuyor?

Kuantum bilgisayarların, rutin olarak olmasa bile en azından güvenilir bir şekilde kullanılmaya başlanabilmesi için, silikon yarı iletkenlerin gerçekleştirdiği işlevlerin çoğunu kuantum uyumlu bileşenlerle kopyalaması gerekecektir: sadece hesaplama (işlemci/çip) değil, aynı zamanda ağ iletişimi ve bellek de.

Ağ teknolojisi ilerliyor. QNodeOS adlı bir işletim sisteminin piyasaya sürülmesini gördük. kuantum ağlarına adanmış, yanında seri üretilebilir fotonik çipler, erbiyum nanofotonik yükselticiler, ve Geleneksel optik fiber ağları kullanılarak kuantum ışınlanması.

Ancak hafıza daha ele geçirilmesi zor bir şey olmuştur. ses dalgaları bir tür hibrit çözüm sağlayabilir olsa da istikrar meselesine gelince.

Bu zorluk, kübitlerin son derece kararsız olmasından kaynaklanmaktadır; bu nedenle süper iletken malzemeler, çevresel müdahalelerden tamamen izolasyon ve ultra düşük sıcaklıklar gereklidir.

Ağ iletişimi, kümedeki diğer fiziksel kübitlere bilgi ileterek bellek yetersizliğini kısmen hafifletebilir, ancak bu seçenek yalnızca belirli bir noktaya kadar etkilidir. Bir noktada, karmaşık hesaplamalar, kuantum verilerini güvenilir bir şekilde saklayabilen, uzun ömürlü (kuantum standartlarına göre) bir bellek sistemine ihtiyaç duyacaktır.

Almanya'daki Humboldt-Universität zu Berlin, Stuttgart Üniversitesi ve Leibniz Fotonik Teknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar tam olarak bunu başarmış gibi görünüyor.

Daha önce benzeri görülmemiş bir süre boyunca kuantum verilerini saklayabilen nanokopik bir "ışık kafesi" yarattılar. Bulgularını Light: Science & Applications adlı bilimsel dergide yayınladılar.¹, Başlığın altında "Işık kafeslerinde ışık depolama: çoklu kuantum bellekleri için ölçeklenebilir bir platform anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

Nanokopik "ışık kafesleri" nedir?

Kuantum bellek, bozulmamış kuantum bilgilerini (kübitleri) depolayabilen ve koruyabilen bileşenleri ifade eder.

Pratikte bu, RAM gibi işlev görür: uzun vadeli veri depolama için değil, hesaplama sürecindeki bir sonraki adım için verilere erişimi sağlamak amacıyla kullanılır.

Bu, birbirini takip eden üç adım gerektirir:

1. Kuantum durumunu yakalamak.
2. Bu durumu, uçucu kuantum bitlerinden daha kararlı bir biçimde saklamak.
3. Daha fazla işlem için veriler alınıyor.

3D Yazıcıyla Üretilen Işık Kafesleri Nasıl Çalışır?

Alman araştırmacıların çalışmalarının temelini "ışık kafesi" oluşturuyor. Bu nanokopik yapılar, ışığın kuantum özelliklerini kaybetmeden tutulması için tasarlanmıştır.

Kaynak: Ligth

Bu özel durumda, sezyum atomlarının atomik buharıyla doldurulmuş içi boş çekirdekli dalga kılavuzları kullandılar.

Yapıların kendileri, nanoprint teknolojisi, özellikle de ticari 3D baskı sistemleriyle iki fotonlu polimerizasyon litografisi kullanılarak inşa edildi.

Reaktif sezyum ortamında uzun vadeli istikrarı sağlamak için yapılar koruyucu bir tabaka ile kaplanmıştır ve bu sayede beş yıllık çalışma sonrasında bile herhangi bir bozulma gözlemlenmeyerek olağanüstü dayanıklılık sergilemektedirler.

Kaynak: Ligth

Geleneksel Kuantum Belleğe Göre Avantajları

Bu tasarım, önceki denemelere kıyasla benzersiz avantajlar sunmaktadır.

İlk olarak, bu nanobaskılı yapılar sezyum atomlarının hızlı difüzyonuna olanak tanır. Bu, çekirdeğin atomik buharla doldurulması için gereken süreyi aylardan sadece günlere indirirken, mükemmel optik alan sınırlamasını da korur.

İkinci olarak, tasarım, çekirdek bölgelere benzersiz yandan erişime olanak tanıyarak, gerektiğinde kuantum verilerinin alınmasını kolaylaştırır.

"3D nanobaskı sürecinin sağladığı çok yönlülük ve tekrarlanabilirlik sayesinde, çekirdeğin içinde gazların ve sıvıların hızlı bir şekilde yayılmasına olanak tanıyan bir yönlendirme yapısı oluşturduk."

Bu, platformun yalnızca çip içi dalga kılavuzu üretiminde değil, aynı zamanda çipler arası üretimde de gerçek ölçeklenebilirliğini sağlayarak, aynı performansa sahip birden fazla çip üretilmesine olanak tanır."

Bu ölçeklenebilirlik, endüstriyel ticari aşamaya ulaşmayı çok daha kolaylaştırıyor. Aynı çip üzerinde birden fazla ışık kafesi bulunmasına olanak tanıyarak, kuantum işlemcinin potansiyel toplam belleğini artırıyor. Tek bir çip içindeki varyasyonlar 2 nanometrenin altında tutulurken, çipler arasındaki farklar 15 nanometrenin altında kaldı.

Farklı ışık kafesleri arasındaki depolama performansı minimum düzeyde ve tutarlı olduğundan, tasarım mühendisler için güvenilir beklentiler oluşturmaktadır.

Kaydırmak için kaydırın →

Kuantum hesaplama teknolojilerinin çoğuna kıyasla bir diğer büyük fark ise, ışık kafesli belleğin oda sıcaklığının biraz üzerinde çalışması ve kriyojenik soğutma gerektirmemesidir. Bu da onu yalnızca daha güvenilir değil, aynı zamanda önemli ölçüde daha ekonomik hale getiriyor.

Işık kafesleri verileri ne kadar süreyle saklayabilir?

Işık kafesleri, yönlendirilmiş ışık darbelerinin toplu atomik uyarılmalara son derece verimli bir şekilde dönüştürülmesini sağlar. Daha sonra optik bir kontrol lazeri, ışığı isteğe bağlı olarak serbest bırakarak, verileri daha ileri kuantum hesaplamaları için geri alabilir.

Araştırma ekibi, yalnızca birkaç foton içeren zayıflatılmış ışık darbelerini birkaç yüz nanosaniye süreyle başarıyla depoladı.

Kaynak: Ligth

Bu zaman dilimi kısa gibi görünse de, kuantum ağ iletişimi ve fotonik bellek açısından, özellikle oda sıcaklığına uyumlu sistemler için alışılmadık derecede uzun ve istikrarlı bir depolama süresini temsil etmektedir.

Optik Bellek Kullanarak Kuantum Ağlarını Ölçeklendirme

Ağlar bugüne kadar hafıza eksikliğini telafi etmeye yardımcı olurken, güvenilir hafıza ise tam tersine daha karmaşık ağlar oluşturmaya yardımcı olabilir.

Güvenilir depolama alanı oluşturarak, kuantum bellek tekrarlayıcı düğümler görevi görebilir ve kuantum ağının güvenilirliğini ve menzilini önemli ölçüde artırabilir. Bu, birden fazla kuantum çipini tek bir süper bilgisayarda bir araya getirmenin yanı sıra fiziksel olarak uzaktaki kuantum bilgisayarları birbirine bağlamaya yönelik önemli bir adımdır.

Sonuç

Kuantum hesaplama, son birkaç yılda ağ oluşturma ve daha büyük, ölçeklenebilir kuantum çiplerinin geliştirilmesiyle büyük ilerleme kaydetti. Tam teşekküllü bir kuantum bilgisayar veya büyük ölçekli bir kuantum ağı için eksik olan unsur, güvenilir bellek bileşenleriydi.

Geliştirilmiş bu ışık kafeslerinin kullanımı, ucuz ve güvenilir üretim süreci sayesinde kuantum hesaplamanın gelişimini hızlandırmanın anahtarı olabilir.

Bir sonraki adım muhtemelen mevcut kuantum çiplerle pratik testler yapmak ve üretim sürecini bir yarı iletken dökümhanesinin standart uygulamalarına entegre edecek şekilde optimize etmek olacaktır.

Kuantum Bilgisayara Yatırım Yapmak

Honeywell / Quantinuum (HON)

Quantinuum, Honeywell Quantum Solutions ve Cambridge Quantum'un birleşmesinin sonucudur.

Honeywell şirketin çoğunluk hissedarı olmaya devam ediyor (muhtemelen %52'lik bir sahiplik oranı). 10 milyar dolar değerinde bir bağış toplama turunun ardındanKurucusu Ilyas Khan'ın şirketin yaklaşık %20'sine sahip olduğu bildiriliyor. Diğer hissedarlar arasında JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM ve JP Morgan yer alıyor.

Quantinuum'un potansiyel bir halka arzı, muhtemelen daha büyük bir kurumsal yeniden yapılanmanın parçası olarak gerçekleşebilir. Analistler tarafından değerinin 20 milyar dolara kadar çıkabileceği tahmin ediliyor. ve 2026 ile 2027 arasında gerçekleşebilir.

Kuantum hesaplama, Honeywell'in işinin merkezinde yer almıyor; şirket daha çok havacılık, otomasyon ve özel kimyasallar ve malzemeler alanındaki ürünlere odaklanmış durumda.

Ancak bu alanların her biri, özellikle kuantum hesaplamadan faydalanabilir. hesaplamalı kimya ve kuantum siber güvenliği, Honeywell'e rakiplerine karşı bir avantaj sağlama potansiyeli taşıyor.

Şirketin şu anki ana modeli şudur: H2'nin halefi olan Helios ve "dünyanın en doğru kuantum bilgisayarı"Bu cihaz, tüm kübit çiftlerinde %99.9975'lik tek kübit kapı doğruluğu ve %99.921'lik iki kübit kapı doğruluğu ile rekor kıran 98 tam bağlantılı fiziksel kübite sahiptir.

Ayrıca, büyük ölçekli simülasyonlar gerçekleştirmek için Helios'tan yararlandık. yüksek sıcaklık süper iletkenliği ve kuantum manyetizmi—her ikisinin de gerçek dünya endüstriyel uygulamalarına yönelik açık yolları bulunmaktadır.

Şirket, mümkün olduğunca çok kübit eklemek yerine, çok az hata ile yüksek kaliteli hesaplama yapmayı hedefleyerek, "hata toleranslı kuantum hesaplama" olarak adlandırılan bir teknoloji geliştirdi.

Bu yaklaşım şirket tarafından "Daha iyi kübitler, daha iyi sonuçlar" olarak adlandırılıyor ve benzer miktarda kübit kullanıldığında 100-1,000 kat daha güvenilir sonuçlar elde ediliyor.

Kaynak: kuantum

Bu, acilen ihtiyaç duyulan kuantum dirençli kriptografi alanında önemli bir fark yaratabilir. Savunma şirketi Thales (HO.PA -0.96%) Quantinuum ile halihazırda işbirliği yapıyoruz., gibi HSBC gibi uluslararası bankalar ve JP Morgan.

Quantinuum ayrıca kendi tescilli kuantum hesaplamalı kimyasını da sunmaktadır InQuanto, ilaç, malzeme bilimi, kimyasallar, enerji ve havacılık uygulamaları için kullanılabilir.

Diğer birçok kuantum hesaplama şirketi gibi, Quantinuum, Helios'u "hizmet olarak donanım" olarak sunmaktadır.Kullanıcıların, sistemin karmaşık işletimiyle uğraşmak zorunda kalmadan kuantum hesaplamanın avantajlarından faydalanmalarını sağlar.

Quantinuum, Kasım 2024'te Alman Infineon ile ortaklık anlaşması imzaladıAvrupa'nın en büyük yarı iletken üreticisi. Infineon, entegre fotonik ve kontrol elektroniği teknolojisini, yeni nesil hapsolmuş iyon kuantum bilgisayarlarının yaratılmasına yardımcı olmak için kullanacak.

Entegre fotonik teknolojisi pratik kullanım alanlarına yaklaştıkça, bu ortaklığın Quantinuum'un geleceği için ne kadar önemli olabileceği artık açıkça görülüyor. Bu noktada, şirketin bir sonraki adımının dünyanın ilk yapay zeka odaklı fotonik-kuantum çipini piyasaya sürmek olacağı anlaşılıyor.

Quantinuum, önümüzdeki aylarda devam eden iş birliklerinden elde edilen sonuçları paylaşarak, Üretken Yapay Zeka alanında kuantum odaklı gelişmelerin çığır açan potansiyelini sergileyecek.

Yenilikçi Gen QAI yeteneği, ilaç dağıtımında Metalik Organik Çerçevelerin kullanımını geliştirecek ve hızlandıracak, daha verimli ve kişiselleştirilmiş tedavi seçeneklerinin önünü açacak; ayrıntıları Helios'un lansmanında açıklanacak.

Quantinuum, Büyük Ticari Potansiyele Sahip Üretken Kuantum Yapay Zeka Atılımını Duyurdu

Devam eden kullanım örneklerinin artması, şirketin ve dolayısıyla Honeywell'in şirketteki payının gelecekteki değerini önemli ölçüde artırabilir.

Üretken Kuantum Yapay Zeka: Yapay Zekanın Tüm Potansiyelini Ortaya Çıkarma

(Hakkında daha fazlasını okuyabilirsiniz Şirkete özel hazırlanan raporda Honeywell'in otomasyon, havacılık ve ileri malzemeler alanındaki diğer endüstriyel faaliyetleri yer alıyor.)

En Son Honeywell (HON) Hisse Senedi Haberleri ve Gelişmeleri

Referans Verilen Çalışma

^{1. Gómez-López, E., Ritter, D., Kim, J. ve ark. Işık kafeslerinde ışık depolama: çoklu kuantum bellekleri için ölçeklenebilir bir platform. Işık Bilimi Uygulaması 15, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-025-02085-5}