Photon Queue indsamler 4 millioner dollars for at bringe kvantehukommelse-hardware ind i virkelige systemer

Photon Queue har indsamlet 4 millioner dollars i en oversubskriberet seed-runde som det arbejder på at flytte kvantehukommelse-teknologi fra laboratorieeksperimenter til udrulning af computere og netværksinfrastruktur.

Runden blev ledet af Playground Global og følger tidlige kommercielle udrulninger med Sandia National Laboratories og University of Maryland. Photon Queue sagde, at kapitalen vil støtte produktudvikling, produktionskapacitet og yderligere kundeinstallationer på tværs af kvantecomputerselskaber, forskningsinstitutioner og nationale laboratorier.

Selskabet fra Champaign, Illinois, tager fat på et problem, der bliver stadig vigtigere, efterhånden som kvantesystemer udvides: fotoner må ankomme præcise øjeblikke for, at kvanteoperationer kan lykkes. Når fotoner genereres upredsigeligt eller når de når et system på forskellige tidspunkter, kan selv ellers kapable hardware kæmpe for at koordinere komplekse beregninger.

Kvantehukommelser fungerer som en form for tidsstyringsinfrastruktur, der midlertidigt holder fotoner, indtil resten af systemet er klar til at bruge dem.

Opbevaring af fotoner uden omvandling

Mange kvantehukommelsesdesigner gemmer information ved at overføre en foton kvantetilstand til atomer, ioner eller en anden type fysisk system. Selvom disse tilgange kan bevare kvanteinformation, kan omvandlingsprocessen introducere ekstra hardware, ingeniørkompleksitet og effekttab.

Photon Queue tager en mere direkte tilgang.

Dets enheder bruger optiske switch og højreflekterende spejle til at holde fotoner i cirkulation inde i fri-rum-opbevaringsløkker. En foton går ind i løkken, fortsætter med at bevæge sig gennem en kontrolleret optisk sti og frigøres, når det omgivende kvantesystem kræver det.

Begrebet er sammenligneligt med en bil, der cirkler omkring en lufthavn, mens den venter på at samle en passager. I stedet for at parkere, bliver bilen i bevægelse, indtil den modtager signal til at forlade. I Photon Queues system er den cirkulerende genstand en enkelt foton, der rejser gennem en kompakt optisk sti.

Fordi fotonen forbliver en foton under opbevaringsprocessen, undgår systemet omvandlingsstadiet, der bruges af flere alternative kvantehukommelsesarkitekturer.

Photon Queue siger, at dens hardware fungerer ved stuetemperatur og kræver ikke kryogen afkøling eller dedikeret vakuum-systemer. Dets brug af lineær optik kan også gøre teknologien kompatibel med et bredt udvalg af bølgelængder og kvantecomputing-arkitekturer, herunder fotoniske, fanget-ion og neutral-atom-systemer.

Hvorfor kvantesystemer har brug for bedre timing

Fotoner er velegnede til at bære kvanteinformation, fordi de kan rejse hurtigt gennem optiske fibre og forbinde processorer, der er fysisk adskilt. Det gør dem vigtige ikke kun for fotoniske kvantecomputere, men også for distribueret kvantecomputing, sikker kommunikation, sansning og potentielle kvantenetværk.

Deres hastighed skaber dog et koordinationsproblem.

Enkeltfotoner kan ikke bare pauses inde i konventionel elektronisk hukommelse. De må opbevares uden at måle eller ødelægge den kvanteinformation, de bærer. I systemer, der involverer flere fotonkilder, processorer eller netværksnoder, kan evnen til at forsinke en foton, mens man venter på en anden, betydeligt forbedre sandsynligheden for, at en operation lykkes.

Kvantehukommelser kan også understøtte kvanterepeater, der er beregnet til at udvide kvantekommunikation ud over afstanden begrænsninger, der pålignes af foton-tab i optisk fiber.

Udfordringen består i at udvikle hukommelser, der kombinerer lav foton-tab, tilstrækkelig opbevaringstid, høj båndbredde og praktisk integration. En teoretisk kapabel hukommelse kan have begrænset kommerciel værdi, hvis den kræver en omfattende laboratorie-miljø eller introducerer flere tab, end den forhindrer.

Photon Queue positionerer sin fri-rum-arkitektur som et komparativt enkelt hårdvarlag, der kan integreres i eksisterende kvanteeksperimenter og fremtidige computersystemer.

Tidlige udrulninger giver en kommerciel test

Selskabet har udrullet kommercielle kvantehukommelsesenheder med Sandia National Laboratories og University of Maryland, hvilket giver Photon Queue tidlige muligheder for at teste sin teknologi uden for dets oprindelige universitetslaboratorium.

Ved University of Maryland vil hardwaren støtte forskning i kvantenetværk, sansning og kommunikation. Universitetet er også hjemsted for National Science Foundation Center for Quantum Networks, der studerer teknologier, der er nødvendige for at forbinde kvantedevice og distribuere kvanteinformation.

Disse installationer repræsenterer et vigtigt skridt for et ungt kvantehardwareselskab. Overgangen fra en præcist kontrolleret akademisk eksperiment til udstyr, der kan fungere pålideligt i en kundes facilitet, kræver ofte betydelig omkonstruktion.

Tidlige laboratorie-systemer kan involvere talrige justerbare optiske komponenter, der skal forblive omhyggeligt justeret. At omdanne en sådan konfiguration til en kommerciel enhed kræver forbedret miljøstabilitet, automatisk justering, kontroller og gentagelse.

Frø-tilskuddet vil tillade selskabet at fortsætte dette ingeniørarbejde, mens det udvider produktion og kundesupport.

“I mindre end to år har vi taget teknologi fra laboratoriet til udrullet kommercielt hardware med førende nationale laboratorie- og universitetskunder,” sagde Nathan Arnold, medstifter og administrerende direktør for Photon Queue.

Fra universitetsforskning til kvante-infrastruktur

Photon Queue blev grundlagt i 2024 som en spin-out fra University of Illinois Urbana-Champaign. Dets teknologi opstod fra forskning i metoder til opbevaring og synkronisering af enkeltfotoner.

Selskabet ledes af Arnold og CTO Kelsey Ortiz, med en grundlæggende team, der er trukket fra forskere, der arbejder med kvantoptyk og fotonisk hardware.

Photon Queue sluttede sig senere til Duality, en kvantefokuseret startup-accelerator, der støttes af University of Chicagos Polsky Center, Chicago Quantum Exchange, Argonne National Laboratory, University of Illinois Urbana-Champaign og andre regionale partnere. Det blev herefter en corporate-partner af Chicago Quantum Exchange.

Arnold er også en fellow med Chain Reaction Innovations, et U.S. Department of Energy entrepreneurship-program, der drives af Argonne National Laboratory.

Selskabets udvikling afspejler en bredere indsats for at kommercialisere de understøttende komponenter omkring kvanteprocessorer. Mens meget af industrien opmærksomhed stadig er fokuseret på at forbedre qubit-kvalitet og fejlkorrektion, vil nyttige kvantemaskiner også kræve optiske interconnects, kontrolelektronik, netværksudstyr, detektorer og hukommelsessystemer.

Udvidelse til New Mexico

Frø-tilskuddet ankommer kort efter, at Photon Queue sikrede 500.000 dollars fra New Mexico Economic Development Department og Roadrunner Venture Studios.

Denne finansiering vil støtte selskabets udvidelse i New Mexico, herunder laboratorieoperationer, enheds-sammenlægning, test og dybere samarbejde med regionens nationale laboratorium og kvanteteknologi-økosystem.

Udvidelsen placerer også Photon Queue tættere på Sandia National Laboratories og Los Alamos National Laboratory, to institutioner, der er involveret i avanceret computing, national sikkerhed og kvanteforskning.

Playground Globals involvering forbinder selskabet med Playground Genesis Fund, en 50 millioner dollars-initiativ, der er fokuseret på kvante- og avanceret-computing-selskaber med materiel forretningsforbindelser i New Mexico.

Til Photon Queue giver kombinationen af venture-finansiering, regeringsstøtte og nationale laboratorie-kontrakter flere ruter for at teste og afprøve sin hardware, før kvantenetværk når bredere kommerciel udrulning.

Opbygning af det understøttende lag for skaleret kvantecomputing

Kvanteindustrien har endnu ikke fastlagt en enkelt dominerende computing-arkitektur. Superledende kredsløb, fanget-ion, neutral-atom og fotoniske systemer præsenterer alle forskellige performanceskarakteristika og ingeniør-udfordringer.

Photon Queue udvikler derfor sin teknologi som en aktiveringskomponent snarere end at satse eksklusivt på en type processor.

Dets bølgelængdefleksible design kunne tillade den samme underliggende opbevaringsmetode til at tjene multiple arkitekturer, forudsat det kan opretholde lav tab og pålidelig switching over forskellige optiske konfigurationer.

Den nye finansiering løser ikke de bredere tekniske udfordringer, der står over for distribueret kvantecomputing. Opbevaringstid, foton-tab, switch-hastighed, systemstabilitet og integrationsomkostninger vil fortsat bestemme, hvor kvantehukommelser kan bruges effektivt.

Men Photon Queues tidlige udrulninger antyder, at kvantehukommelse er på vej fra et stort set eksperimentelt forskningsemne til en distinkt hårdware-kategori. Da kvanteforskere begynder at forbinde flere processorer og koordinere større antal fotoner, kan evnen til at kontrollere, hvornår kvanteinformation ankommer, blive lige så vigtig som at generere informationen selv.