Photon Queue erhält 4 Millionen Dollar, um Quantenspeicher-Hardware in reale Systeme zu bringen

Photon Queue hat 4 Millionen Dollar in einer überzeichneten Seed-Runde aufgebracht, während es daran arbeitet, Quantenspeichertechnologie von Laborversuchen in ausführbare Rechen- und Netzwerkinfrastrukturen zu übertragen.

Die Runde wurde von Playground Global angeführt und folgt auf frühe kommerzielle Einrichtungen mit Sandia National Laboratories und der University of Maryland. Photon Queue sagte, dass das Kapital die Produktentwicklung, die Fertigungskapazität und weitere Kundeninstallationen in Quantencomputerunternehmen, Forschungseinrichtungen und nationalen Labors unterstützen wird.

Das in Champaign, Illinois, ansässige Unternehmen geht ein Problem an, das immer wichtiger wird, wenn Quantensysteme expandieren: Photonen müssen zu genau bestimmten Momenten eintreffen, damit Quantenoperationen erfolgreich sind. Wenn Photonen unvorhersehbar erzeugt werden oder ein System zu unterschiedlichen Zeiten erreichen, kann selbst leistungsfähige Hardware Schwierigkeiten haben, komplexe Berechnungen zu koordinieren.

Quantenspeicher fungieren als eine Form von Zeitsteuerung, indem sie Photonen vorübergehend speichern, bis das restliche System bereit ist, sie zu verwenden.

Photonen ohne Umwandlung speichern

Viele Quantenspeicherdesigns speichern Informationen, indem sie den Quantenzustand eines Photons in Atome, Ionen oder eine andere Art von physikalischen Systemen übertragen. Obwohl diese Ansätze Quanteninformation erhalten können, kann der Umwandlungsprozess zusätzliche Hardware, Ingenieurskomplexität und Effizienzverluste einführen.

Photon Queue geht einen direkteren Ansatz.

Ihre Geräte verwenden optische Schalter und hochreflektierende Spiegel, um Photonen in freien Speicherschleifen zu halten. Ein Photon tritt in die Schleife ein, bewegt sich durch einen kontrollierten optischen Pfad und wird freigegeben, wenn das umgebende Quantensystem es benötigt.

Das Konzept ist vergleichbar mit einem Auto, das um einen Flughafen kreist, während es auf den Passagier wartet. Anstatt zu parken, bleibt das Auto in Bewegung, bis es das Signal zum Aussteigen erhält. In Photon Queues System ist das zirkulierende Objekt ein einzelnes Photon, das durch einen kompakten optischen Pfad reist.

Weil das Photon während des Speichervorgangs ein Photon bleibt, vermeidet das System die Transduktionsstufe, die von mehreren alternativen Quantenspeicherarchitekturen verwendet wird.

Photon Queue sagt, dass seine Hardware bei Raumtemperatur arbeitet und keine kryogenische Kühlung oder dedizierte Vakuumsysteme erfordert. Die Verwendung von linearen Optiken könnte die Technologie auch mit einer breiten Palette von Wellenlängen und Quantencomputerarchitekturen kompatibel machen, einschließlich photonischer, ionengefangener und neutraler Atomsysteme.

Warum Quantensysteme bessere Zeitsteuerung benötigen

Photonen sind gut geeignet, um Quanteninformation zu übertragen, da sie schnell durch optische Fasern reisen und Prozessoren verbinden können, die physisch getrennt sind. Das macht sie nicht nur für photonische Quantencomputer wichtig, sondern auch für verteilte Quantencomputer, sichere Kommunikation, Sensing und potenzielle Quantennetze.

Ihre Geschwindigkeit schafft jedoch ein Koordinationsproblem.

Einzelne Photonen können nicht einfach in konventionellem elektronischem Speicher pausiert werden. Sie müssen gespeichert werden, ohne die Quanteninformation, die sie tragen, zu messen oder zu zerstören. In Systemen mit mehreren Photonenquellen, Prozessoren oder Netzwerkknoten kann die Fähigkeit, ein Photon zu verzögern, während auf ein anderes gewartet wird, die Wahrscheinlichkeit, dass eine Operation erfolgreich ist, erheblich verbessern.

Quantenspeicher können auch Quantenrepeater unterstützen, die darauf abzielen, die Quantenkommunikation über die Entfernungsbeschränkungen hinaus zu erweitern, die durch Photonverlust in optischen Fasern auferlegt werden.

Die Herausforderung besteht darin, Speicher zu entwickeln, die niedrigen Photonverlust, ausreichende Speicherzeit, hohe Bandbreite und praktische Integration kombinieren. Ein theoretisch leistungsfähiger Speicher kann einen begrenzten kommerziellen Wert haben, wenn er ein aufwändiges Laborumfeld erfordert oder mehr Verluste einführt, als er verhindert.

Photon Queue positioniert seine Architektur mit freiem Raum als eine vergleichsweise einfache Hardwareebene, die in bestehende Quantenexperimente und zukünftige Computersysteme integriert werden kann.

Frühe Einrichtungen bieten einen kommerziellen Test

Das Unternehmen hat kommerzielle Quantenspeichergeräte mit Sandia National Laboratories und der University of Maryland eingerichtet, was Photon Queue frühe Gelegenheiten bietet, seine Technologie außerhalb seines ursprünglichen Universitätslabors zu testen.

An der University of Maryland wird die Hardware Forschung im Bereich Quantennetzwerk, Sensing und Kommunikation unterstützen. Die Universität ist auch Sitz des National Science Foundation Center for Quantum Networks, das die Technologien untersucht, die erforderlich sind, um Quantengeräte zu verbinden und Quanteninformation zu verteilen.

Diese Installationen stellen einen wichtigen Schritt für ein junges Quantenhardwareunternehmen dar. Der Übergang von einem präzise kontrollierten akademischen Experiment zu einer Ausrüstung, die zuverlässig in einer Kundenanlage arbeiten kann, erfordert in der Regel eine erhebliche Neukonstruktion.

Frühe Labor-systeme können zahlreiche justierbare optische Komponenten umfassen, die sorgfältig ausgerichtet werden müssen. Die Umwandlung einer solchen Anordnung in eine kommerzielle Vorrichtung erfordert verbesserte Umgebungsstabilität, automatische Ausrichtung, Steuerung und Wiederholbarkeit.

Die Seed-Finanzierung ermöglicht es dem Unternehmen, diese Ingenieursarbeiten fortzusetzen, während es die Fertigung und den Kundensupport erweitert.

“In weniger als zwei Jahren haben wir die Technologie vom Labor in eingerichtete kommerzielle Hardware mit führenden nationalen Labors und Universitätskunden gebracht”, sagte Nathan Arnold, Mitbegründer und CEO von Photon Queue.

Von der Universitätsforschung zur Quanteninfrastruktur

Photon Queue wurde 2024 als Spin-off der University of Illinois Urbana-Champaign gegründet. Seine Technologie entstand aus der Forschung an Methoden zur Speicherung und Synchronisierung einzelner Photonen.

Das Unternehmen wird von Arnold und CTO Kelsey Ortiz geleitet, mit einem Gründungsteam, das aus Forschern im Bereich Quantenoptik und photonischer Hardware besteht.

Photon Queue trat später Duality bei, einem quantumfokussierten Startup-Accelerator, der von der University of Chicago’s Polsky Center, dem Chicago Quantum Exchange, Argonne National Laboratory, der University of Illinois Urbana-Champaign und anderen regionalen Partnern unterstützt wird. Es wurde anschließend zum Unternehmenspartner des Chicago Quantum Exchange.

Arnold ist auch ein Fellow bei Chain Reaction Innovations, einem Entrepreneurship-Programm des US-Energieministeriums, das von Argonne National Laboratory betrieben wird.

Die Entwicklung des Unternehmens spiegelt eine breitere Anstrengung wider, die unterstützenden Komponenten um Quantenprozessoren herum zu kommerzialisieren. Während ein Großteil der Aufmerksamkeit der Branche immer noch auf die Verbesserung der Qubit-Qualität und der Fehlerkorrektur fokussiert ist, werden nützliche Quantenmaschinen auch optische Interconnects, Steuerelektronik, Netzwerkausrüstung, Detektoren und Speichersysteme erfordern.

Expansion nach New Mexico

Die Seed-Runde kommt kurz nachdem Photon Queue 500.000 Dollar von der New Mexico Economic Development Department und Roadrunner Venture Studios gesichert hat.

Diese Finanzierung wird die Expansion des Unternehmens in New Mexico unterstützen, einschließlich Laborbetrieb, Gerätebau, Tests und tieferer Zusammenarbeit mit dem regionalen Quantentechnologie-Ökosystem.

Die Expansion bringt Photon Queue auch näher an Sandia National Laboratories und Los Alamos National Laboratory, zwei Institutionen, die an fortgeschrittener Rechnertechnik, nationale Sicherheit und Quantenforschung beteiligt sind.

Die Beteiligung von Playground Global verbindet das Unternehmen mit dem Playground Genesis Fund, einer 50-Millionen-Dollar-Initiative, die auf Quanten- und fortgeschrittene Rechenunternehmen mit wesentlichen Geschäftsbeziehungen in New Mexico fokussiert ist.

Für Photon Queue bietet die Kombination von Risikokapital, Regierungsunterstützung und nationalen Laborverträgen mehrere Wege, um seine Hardware zu testen und zu verfeinern, bevor die Quantennetzwerktechnologie eine breitere kommerzielle Verbreitung erreicht.

Aufbau der unterstützenden Schicht für skaliertes Quantencomputing

Die Quantenindustrie hat sich noch nicht auf eine einzige dominierende Rechenarchitektur festgelegt. Supraleitende Schaltkreise, ionengefangene, neutrale Atome und photonische Systeme weisen jeweils unterschiedliche Leistungsmerkmale und Ingenieursherausforderungen auf.

Photon Queue entwickelt seine Technologie daher als eine ermöglichte Komponente und nicht als eine Wette auf eine bestimmte Prozessorart.

Ihre wellenlängenflexible Konstruktion könnte es ermöglichen, den gleichen grundlegenden Speicheransatz für mehrere Architekturen zu verwenden, vorausgesetzt, sie kann niedrige Verluste und zuverlässiges Schalten über verschiedene optische Konfigurationen hinweg aufrechterhalten.

Die neue Finanzierung löst die breiteren technischen Herausforderungen, mit denen das verteilte Quantencomputing konfrontiert ist, nicht. Speicherdauer, Photonverlust, Schaltgeschwindigkeit, Systemstabilität und Integrationskosten werden weiterhin bestimmen, wo Quantenspeicher effektiv eingesetzt werden können.

Photon Queues frühe Einrichtungen deuten jedoch darauf hin, dass Quantenspeicher von einem größtenteils experimentellen Forschungsthema zu einer distinkten Hardwarekategorie übergehen. Wenn Quantenentwickler beginnen, mehr Prozessoren zu verbinden und größere Zahlen von Photonen zu koordinieren, kann die Fähigkeit, zu steuern, wann Quanteninformation ankommt, genauso wichtig werden wie die Generierung der Information selbst.