Yeni Metasurface Ölçeklenebilir Kuantum Işık Kaynağı Oluşturuyor

Kuantum Işığını Çözmek

Quantum computing holds many promises, from solving otherwise impossible-to-compute calculations, potentially even breaking all existing forms of encryption along the way, to creating ultra-efficient computers from an energy consumption point of view.

Eğer kuantum bilgisayarları yeterince güçlü olursa, proteinlerin 3B konfigürasyonunun anlık hesaplanması, malzeme bilimleri, iklim modellemesi ya da hatta Yapay Zeka eğitimi gibi alanlarda tıpta devrim yaratabilir.

Muhtemelen, kuantum çipleri ve kuantum bilgisayarları arasındaki iletişim, ışığın temel parçacığı olan fotonlar aracılığıyla gerçekleşecektir.

Daha da kesin olarak, birbirleriyle kuantum etkileri üzerinden etkileşen, ayrılmış olsalar bile bağlı kalan dolanık fotonlar. Özellikle normal optik fiberleri kullanarak kuantum verisini en az onlarca kilometre mesafeye iletebildiğimiz kanıtlanmıştır.

Ancak, dolanık foton üretmek büyük bir zorluk olmuştur ve kuantum bilgisayarların ölçeklenebilir, güvenilir ve maliyet açısından kullanılabilir bir seviyeye gelmesini engellemektedir.

Çözüm yolları geliştirilmektedir; örneğin kusurlu bir foton kaynağından tek foton üretimi, doğrusal olmayan optik ve tek foton teleportasyonu ile. Erbiyum kullanarak ışık kaynaklarının verimliliğini artırmak da başka bir potansiyel seçenektir.

Fakat nihayetinde, bu çözümlerin birçoğu problemi çözmek için çok karmaşık olabilir; bu yüzden yeni geliştirilmiş bir metamaddele kuantum bilgisayarların geleceğini değiştirebilir. Harvard Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirilen ve prestijli dergi Science¹’de “Metasurface quantum graphs for generalized Hong-Ou-Mandel interference” başlığıyla yayımlanan bu nanoskalalı bileşen, ölçeklenebilir, düşük decoherence (çözülme) kuantum bilgisayar bilgilerini ışığa aktarabiliyor.

Kuantum Işık Kaynakları

Bir kuantum bilgisayarının alt bileşenleri ve farklı kuantum bilgisayarları arasında veri aktarımı için kuantum verisinin korunması gerekir. Bu genellikle dolanık parçacıklar, özellikle fotonlar yaratılarak sağlanır.

Bu dolanık parçacıklar, büyük mesafelerle ayrılmış olsalar bile birbirlerinin durumunu kopyalar.

Şu ana kadar kuantum bilgisayar araştırmacıları, dolanık foton üretmek için “geleneksel” yöntemleri kullanmışlardır. Bu ya fotonları geniş mikroçiplerdeki dalga kılavuzlarından geçirmek ya da lens, ayna ve ışın bölücülerden oluşan hantal cihazlar kullanmak şeklindedir.

Problemi, bu sistemlerin çok büyük, karmaşık ve yeterli miktarda üretilememesidir; bu da bir kuantum ağının ihtiyaç duyduğu sayıya ölçeklenmelerini engeller.

Bir diğer sorun “dekoherans”dır. Fotoların ve dolayısıyla kuantum bitlerinin (qubit) sayısı arttıkça matematiksel karmaşıklık da artar.

Her ek foton, birçok yeni girişim yolunu beraberinde getirir; geleneksel bir kurulumda bu, hızla artan sayıda ışın bölücü ve çıkış portu gerektirir.

Kuantum Metasurface

Metamaterialler

Metamaterialler, bir malzemenin yapısını değiştirerek, temel bileşenlerinin özelliklerinden farklı nitelikler kazandırır.

Bu genellikle nanoskalada, kesin şekil, geometri, boyut, yönelim gibi tekrarlayan desenler oluşturarak elde edilir.

Kontrollü bir şekilde düzenli mikro‑yapılar oluşturmak, malzemenin temel bileşenine kıyasla performansını artırabilir. Bu, elektromanyetik, akustik, yapısal dayanıklılık, termal gibi birçok özelliğe bağlıdır.

Kaynak: Science

Harvard araştırmacılarının yarattığı şey, nanoskalada ışık manipülasyonu desenleriyle oyulmuş düz cihazlar olan yeni bir metasurface türüdür.

“Ölçeklenebilirlik sorununu çözerken büyük bir teknolojik avantaj sunuyoruz.

Şimdi tüm optik kurulumu tek bir metasurface’e küçültebiliyoruz; bu da çok stabil ve dayanıklı.”

Kerolos M.A. Yousef – Harvard’da Lisansüstü Öğrenci

Metasurface Nasıl Ölçeklenebilir Kuantum Işık Sağlar?

Birçok fotonun gerektirdiği matematiksel karmaşıklık, grafik teorisi adı verilen bir matematik dalı ile ele alınabilir. Basitçe açıklamak gerekirse, noktalar ve çizgilerle bağlantı ve ilişkileri temsil eder.

Kaynak: Science

Grafik teorisi belirli kuantum bilgisayarları ve kuantum hata düzeltme yöntemlerinde kullanılsa da, metasurface tasarımı ve çalışmasında henüz kullanılmamıştır.

Grafik teorisi, araştırmacıların fotonların birbirleriyle nasıl girişim yaptığını görsel olarak belirlemelerine ve deneylerdeki etkilerini öngörmelerine olanak sağladı.

Yeni Fotondan Dolanık Cihaz

Grafik teorisi ve ticari yarı iletken üretim tekniklerini kullanarak araştırmacılar “kompakt çoklu port interferometreleri” yarattılar.

Grafik teorisini, interferometrelerin nanoyapısına hem fiziksel tasarımı hem de ürettiği kuantum korelasyonlarını kodlamak için kullandılar.

“Bu aynı zamanda metasurface tasarımı ve optik kuantum durumunun iki yüzü aynı madeni para gibi olmasını sağlayarak, tasarım ve uygulamaya yeni bir bakış açısı sunar.”

Neal Sinclair – Harvard Üniversitesi Araştırmacısı

Daha sonra performansını süperiletken nanotel tel dedektörleriyle foton davranışını ölçerek test ettiler.

Bu yaklaşımın birçok avantaj sağladığını kanıtladı:

• Tasarım karmaşık hizalamalar gerektirmez; üretim ve kurulum çok daha kolaydır.
• Düşük optik kayıplarla bozulmalara karşı çok dirençlidir.
• Üretimi basittir; bu da ölçeklenebilirliği ve maliyet etkinliğini artırır.

Bu çalışma büyük ölçüde kuantum bilgisayarlarındaki olası uygulamalara odaklanmıştır.

Ancak aynı zamanda kuantum algılamada ya da temel bilimsel araştırmalar için “çip üzerindeki laboratuvar” yetenekleri sunabilir.

“Bu yaklaşım beni heyecanlandırıyor, çünkü optik kuantum bilgisayarları ve ağlarını verimli bir şekilde ölçeklendirebilir – bu da süperiletkenler ya da atomlar gibi diğer platformlara kıyasla uzun süredir en büyük zorluklarıydı.”

Neal Sinclair – Harvard Üniversitesi Araştırmacısı

Kuantum Bilgisayara Yatırım

Honeywell / Quantinuum

Quantinuum, Honeywell Quantum Solutions ve Cambridge Quantum’ın birleşmesinin sonucudur.

Honeywell, şirketin çoğunluk hissedarı konumunda kalmaktadır (muhtemelen %52 sahiplik) 5 Milyar $ değerleme ile gerçekleşen bir fon toplama turunun ardından. Kurucu Ilyas Khan’ın şirketin yaklaşık %20’sine sahip olduğu rapor edilmiştir. Diğer hissedarlar arasında JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM ve JP Morgan yer alıyor.

Quantinuum’un gelecekte bir IPO’su, muhtemelen daha büyük bir kurumsal yeniden yapılandırmanın parçası olarak, 20 Milyar $’a kadar değerlenebileceği ve 2026‑2027 yılları arasında gerçekleşebileceği tahmin edilmektedir.

Kuantum bilgisayar, Honeywell’ın ana iş kolunu oluşturmamaktadır; şirket daha çok uzay, otomasyon ve özel kimyasallar & malzemeler üzerine odaklanmıştır.

Bu alanların her biri, özellikle hesaplamalı kimya ve kuantum siber güvenliği sayesinde kuantum bilgisayarlardan fayda sağlayabilir; bu da Honeywell’a rakiplerine karşı bir avantaj kazandırabilir.

Şirketin şu anki temel modeli, %99.895 iki‑qubit kapı doğruluğuna sahip 56‑qubit’lik H2 adlı bir tuzak‑iyon çipidir.

Önümüzdeki 3 nesil, 1000+ qubit’e kadar çıkacak şekilde planlanmış olup, sonraki sürümler 2025, 2027 ve 2029’da piyasaya sürülecek.

Kaynak: Quantinuum

En yeni sürüm, Apollo, kuantum bilgisayarlarıyla sayısız ticari uygulamanın mümkün olmasını sağlayacak bir atılım olarak görülüyor.

Sonuç olarak, donanım hazırlığı ve kuantum hata düzeltme (QEC) alanındaki ilerlemeler sayesinde, on yıl sonuna kadar Apollo’ya ulaşma vizyonumuz var; bu da tamamen hataya dayanıklı, kuantum avantajlı bir makine olacak. Bu, fizik, malzeme, kimya ve daha birçok alanda bilimsel keşiflerin dönüm noktası olacak.

Şirket, mümkün olduğunca çok hatalı qubit eklemek yerine, çok az hata ile yüksek kaliteli hesaplama yapmayı hedefleyerek “hata‑toleranslı kuantum bilgisayar” yaklaşımını benimsemiştir.

Bu yaklaşım şirket tarafından “Daha iyi qubitler, daha iyi sonuçlar” şeklinde adlandırılıyor; benzer sayıda qubit, 100‑1.000 kat daha güvenilir sonuçlar sağlıyor.

Kaynak: Quantinuum

Bu, savunma şirketi Thales (HO.PA -0.96%) Quantinuum ile zaten iş birliği yapması ve uluslararası banka HSBC ve JP Morgan gibi kurumlarla birlikte kuantum‑dayanıklı şifrelemede önemli bir fark yaratabilir.

Quantinuum ayrıca, ilaç, malzeme bilimi, kimya, enerji ve uzay uygulamaları için kullanılabilen kendi tescilli kuantum hesaplamalı kimya platformu InQuanto sunmaktadır.

Birçok diğer kuantum bilgisayar şirketi gibi, Quantinuum Helios’u “donanım‑servis‑olarak” (HaaS) sunar, böylece kullanıcılar sistemi kendileri yönetmek zorunda kalmadan kuantum bilgisayarın faydasını elde eder.

Quantinuum, Kasım 2024’te Almanya’nın en büyük yarı iletken üreticisi Infineon ile bir ortaklık imzaladı. Infineon, bir sonraki nesil tuzak‑iyon kuantum bilgisayarlarını oluşturmak için entegre fotonik ve kontrol elektronik teknolojisini sağlayacak.

Entegre fotoniklerin pratik kullanım durumlarına yaklaşmasıyla, bu ortaklığın Quantinuum’un geleceği için ne kadar önemli olduğu artık net. Şu anda şirketin bir sonraki adımının, dünyadaki ilk AI‑odaklı fotonik‑kuantum çipini piyasaya sürmek olduğu görülüyor.

Gelecek aylarda, Quantinuum devam eden iş birliği sonuçlarını paylaşacak ve kuantum‑güdümlü yeniliklerin Generatif AI’da çığır açıcı potansiyelini sergileyecek.

Yenilikçi Gen QAI yeteneği, ilaç taşıma için Metal‑Organik Çerçevelerin (MOF) kullanımını geliştirecek ve hızlandıracak; detaylar Helios’un lansmanında açıklanacak.

Quantinuum, Büyük Ticari Potansiyele Sahip Generatif Kuantum AI Atılımını Duyurdu

Bu yayındaki duyuru, Quantinuum’da AI‑kuantum bilgisayar bağlantısının hızlı ilerlemesiyle ilgili bir dizi haberin parçasıdır.

Daha fazla devam eden kullanım durumu, şirketin gelecekteki değerini ve dolayısıyla Honeywell’ın bu yapı içindeki payını, yatırımcıların elde edebileceği potansiyel karı güçlü bir şekilde artırabilir.

(Ayrıca Honeywell’ın sensörler, uzay parçaları ve ileri malzemeler konusundaki temel işine, Quantinuum’daki rolüne dair tam raporumuzu okuyabilirsiniz.)

En Son Honeywell (HON) Hisse Senedi Haberleri ve Gelişmeler

Referans Çalışma

^{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}