Photon Queue recauda 4 millones de dólares para llevar la memoria cuántica a sistemas del mundo real

Photon Queue ha recaudado 4 millones de dólares en una ronda de semilla sobresuscrita mientras trabaja para trasladar la tecnología de memoria cuántica desde experimentos de laboratorio a infraestructura de cómputo y redes desplegables.

La ronda fue liderada por Playground Global y sigue a las primeras implementaciones comerciales con Sandia National Laboratories y la Universidad de Maryland. Photon Queue dijo que el capital apoyará el desarrollo de productos, la capacidad de fabricación y la instalación de clientes adicionales en empresas de cómputo cuántico, instituciones de investigación y laboratorios nacionales.

La empresa con sede en Champaign, Illinois, está abordando un problema que se vuelve cada vez más importante a medida que los sistemas cuánticos se expanden: los fotones deben llegar en momentos precisos para que las operaciones cuánticas tengan éxito. Cuando los fotones se generan de manera impredecible o llegan a un sistema en diferentes momentos, incluso el hardware más capaz puede tener dificultades para coordinar cálculos complejos.

Las memorias cuánticas funcionan como una forma de infraestructura de temporización, manteniendo temporalmente a los fotones hasta que el resto del sistema esté listo para utilizarlos.

Almacenando fotones sin convertirlos

Muchos diseños de memoria cuántica almacenan información transfiriendo el estado cuántico de un fotón a átomos, iones o otro tipo de sistema físico. Aunque estos enfoques pueden preservar la información cuántica, el proceso de conversión puede introducir hardware adicional, complejidad de ingeniería y pérdidas de eficiencia.

Photon Queue adopta un enfoque más directo.

Sus dispositivos utilizan conmutadores ópticos y espejos altamente reflectantes para mantener a los fotones circulando dentro de bucles de almacenamiento en espacio libre. Un fotón entra en el bucle, continúa moviéndose a través de una ruta óptica controlada y se libera cuando el sistema cuántico circundante lo requiere.

El concepto es comparable a un coche que circula alrededor de un aeropuerto mientras espera recoger a un pasajero. En lugar de estacionar, el coche permanece en movimiento hasta que recibe la señal de salida. En el sistema de Photon Queue, el objeto que circula es un solo fotón que viaja a través de una ruta óptica compacta.

Como el fotón permanece como un fotón durante todo el proceso de almacenamiento, el sistema evita la etapa de transducción utilizada por varias arquitecturas de memoria cuántica alternativas.

Photon Queue afirma que su hardware opera a temperatura ambiente y no requiere enfriamiento criogénico ni sistemas de vacío dedicados. Su uso de óptica lineal también podría hacer que la tecnología sea compatible con una amplia gama de longitudes de onda y arquitecturas de cómputo cuántico, incluidas sistemas fotónicos, de iones atrapados y de átomos neutros.

Por qué los sistemas cuánticos necesitan una mejor temporización

Los fotones son adecuados para transportar información cuántica porque pueden viajar rápidamente a través de fibras ópticas y conectar procesadores que están físicamente separados. Eso los hace importantes no solo para los ordenadores cuánticos fotónicos, sino también para el cómputo cuántico distribuido, las comunicaciones seguras, la detección y las redes cuánticas prospectivas.

Su velocidad, sin embargo, crea un problema de coordinación.

Los fotones individuales no pueden simplemente pausarse dentro de la memoria electrónica convencional. Deben almacenarse sin medir ni destruir la información cuántica que transportan. En sistemas que involucran múltiples fuentes de fotones, procesadores o nodos de red, la capacidad de retrasar un fotón mientras se espera a otro puede mejorar significativamente la probabilidad de que una operación tenga éxito.

Las memorias cuánticas también pueden respaldar los repetidores cuánticos, que están diseñados para extender la comunicación cuántica más allá de los límites de distancia impuestos por la pérdida de fotones en la fibra óptica.

El desafío es desarrollar memorias que combinen baja pérdida de fotones, tiempo de almacenamiento suficiente, alta banda ancha y integración práctica. Una memoria teóricamente capaz puede tener un valor comercial limitado si requiere un entorno de laboratorio elaborado o introduce más pérdidas de las que previene.

Photon Queue está posicionando su arquitectura de espacio libre como una capa de hardware relativamente sencilla que se puede incorporar en experimentos cuánticos existentes y futuros sistemas de cómputo.

Implementaciones tempranas proporcionan una prueba comercial

La empresa ha desplegado dispositivos de memoria cuántica comerciales con Sandia National Laboratories y la Universidad de Maryland, lo que le da a Photon Queue oportunidades tempranas para probar su tecnología fuera de su laboratorio universitario original.

En la Universidad de Maryland, el hardware respaldará la investigación que involucra redes cuánticas, detección y comunicaciones. La universidad también es sede del Centro Nacional de Ciencia para Redes Cuánticas de la Fundación Nacional de Ciencia, que estudia las tecnologías necesarias para conectar dispositivos cuánticos y distribuir información cuántica.

Estas instalaciones representan un paso importante para una joven empresa de hardware cuántico. La transición desde un experimento académico precisamente controlado a un equipo que puede operar de manera confiable en las instalaciones de un cliente a menudo requiere una importante redistribución.

Los sistemas de laboratorio tempranos pueden involucrar numerosos componentes ópticos ajustables que deben permanecer cuidadosamente alineados. Convertir dicho arreglo en un dispositivo comercial requiere una mayor estabilidad ambiental, alineación automática, controles y repetibilidad.

La financiación de semilla permitirá a la empresa continuar ese trabajo de ingeniería mientras expande la fabricación y el soporte al cliente.

“En menos de dos años, hemos llevado la tecnología desde el laboratorio a hardware comercial desplegado con clientes de laboratorios nacionales y universidades líderes”, dijo Nathan Arnold, cofundador y director ejecutivo de Photon Queue.

De la investigación universitaria a la infraestructura cuántica

Photon Queue se fundó en 2024 como una empresa derivada de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Su tecnología surgió de la investigación sobre métodos para almacenar y sincronizar fotones individuales.

La empresa está liderada por Arnold y el director de tecnología Kelsey Ortiz, con un equipo fundador compuesto por investigadores que trabajan en óptica cuántica y hardware fotónico.

Photon Queue se unió más tarde a Duality, un acelerador de startups enfocado en la cuántica respaldado por el Centro Polsky de la Universidad de Chicago, el Intercambio Cuántico de Chicago, el Laboratorio Nacional Argonne, la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y otros socios regionales. Posteriormente se convirtió en socio corporativo del Intercambio Cuántico de Chicago.

Arnold también es becario de Chain Reaction Innovations, un programa de emprendimiento del Departamento de Energía de los Estados Unidos operado por el Laboratorio Nacional Argonne.

El desarrollo de la empresa refleja un esfuerzo más amplio para comercializar los componentes de soporte que rodean a los procesadores cuánticos. Mientras que mucha de la atención de la industria sigue centrada en mejorar la calidad de los qubits y la corrección de errores, las máquinas cuánticas útiles también requerirán interconexiones ópticas, electrónica de control, equipo de red, detectores y sistemas de memoria.

Expansión a Nuevo México

La ronda de semilla llega poco después de que Photon Queue obtuvo 500,000 dólares del Departamento de Desarrollo Económico de Nuevo México y Roadrunner Venture Studios.

Esta financiación apoyará la expansión de la empresa en Nuevo México, incluyendo operaciones de laboratorio, ensamblaje de dispositivos, pruebas y una colaboración más profunda con el ecosistema de tecnología cuántica y el laboratorio nacional de la región.

La expansión también coloca a Photon Queue más cerca de Sandia National Laboratories y Los Alamos National Laboratory, dos instituciones involucradas en cómputo avanzado, seguridad nacional y investigación cuántica.

La participación de Playground Global conecta a la empresa con el Fondo Genesis de Playground, una iniciativa de 50 millones de dólares centrada en empresas de cómputo cuántico y cómputo avanzado con relaciones comerciales materiales en Nuevo México.

Para Photon Queue, la combinación de financiación de riesgo, apoyo gubernamental y contratos de laboratorios nacionales proporciona varias rutas para probar y perfeccionar su hardware antes de que la red cuántica alcance una implementación comercial más amplia.

Construyendo la capa de soporte para el cómputo cuántico escalado

La industria cuántica aún no ha establecido una sola arquitectura de cómputo dominante. Los circuitos superconductores, los iones atrapados, los átomos neutros y los sistemas fotónicos presentan diferentes características de rendimiento y desafíos de ingeniería.

Photon Queue está desarrollando su tecnología como un componente habilitador en lugar de apostar exclusivamente por un tipo de procesador.

Su diseño flexible en longitud de onda podría permitir que el mismo enfoque de almacenamiento subyacente sirva a múltiples arquitecturas, siempre y cuando pueda mantener bajas pérdidas y conmutación confiable en diferentes configuraciones ópticas.

La nueva financiación no resuelve los desafíos técnicos más amplios que enfrenta el cómputo cuántico distribuido. La duración del almacenamiento, la pérdida de fotones, la velocidad de conmutación, la estabilidad del sistema y los costos de integración seguirán determinando dónde se pueden utilizar de manera efectiva las memorias cuánticas.

Sin embargo, Photon Queue sugiere que la memoria cuántica se está moviendo desde un tema de investigación experimental en gran medida hacia una categoría de hardware distinta. A medida que los desarrolladores cuánticos comienzan a conectar más procesadores y a coordinar un mayor número de fotones, la capacidad de controlar cuándo llega la información cuántica puede volverse tan importante como generar la información en sí.