Photon Queue lève 4 millions de dollars pour intégrer la mémoire quantique dans les systèmes du monde réel

Photon Queue a levé 4 millions de dollars dans une ronde de financement de démarrage surabonnée alors qu’il travaille à déplacer la technologie de mémoire quantique des expériences de laboratoire vers des infrastructures de calcul et de réseau déployables.

La ronde a été menée par Playground Global et suit les premiers déploiements commerciaux avec Sandia National Laboratories et l’Université du Maryland. Photon Queue a déclaré que le capital soutiendrait le développement de produits, la capacité de fabrication et d’autres installations client à travers les sociétés de calcul quantique, les institutions de recherche et les laboratoires nationaux.

L’entreprise basée à Champaign, dans l’Illinois, résout un problème qui devient de plus en plus important à mesure que les systèmes quantiques s’étendent : les photons doivent arriver à des moments précis pour que les opérations quantiques réussissent. Lorsque les photons sont générés de manière imprévisible ou atteignent un système à des moments différents, même un matériel capable peut avoir du mal à coordonner des calculs complexes.

Les mémoires quantiques fonctionnent comme une forme d’infrastructure de temporisation, en retenant temporairement les photons jusqu’à ce que le reste du système soit prêt à les utiliser.

Stockage de photons sans les convertir

De nombreux concepts de mémoire quantique stockent des informations en transférant l’état quantique d’un photon dans des atomes, des ions ou un autre type de système physique. Bien que ces approches puissent préserver les informations quantiques, le processus de conversion peut introduire un matériel supplémentaire, une complexité d’ingénierie et des pertes d’efficacité.

Photon Queue adopte une approche plus directe.

Ses appareils utilisent des commutateurs optiques et des miroirs très réfléchissants pour maintenir les photons en circulation à l’intérieur de boucles de stockage en espace libre. Un photon entre dans la boucle, continue de se déplacer le long d’un chemin optique contrôlé et est libéré lorsque le système quantique environnant en a besoin.

Le concept est comparable à une voiture qui tourne autour d’un aéroport en attendant de prendre un passager. Plutôt que de se garer, la voiture reste en mouvement jusqu’à ce qu’elle reçoive le signal pour sortir. Dans le système de Photon Queue, l’objet en circulation est un seul photon se déplaçant le long d’un chemin optique compact.

Puisque le photon reste un photon tout au long du processus de stockage, le système évite l’étape de transduction utilisée par plusieurs architectures de mémoire quantique alternatives.

Photon Queue affirme que son matériel fonctionne à température ambiante et n’a pas besoin de refroidissement cryogénique ou de systèmes de vide dédiés. L’utilisation d’optique linéaire pourrait également rendre la technologie compatible avec une large gamme de longueurs d’onde et d’architectures de calcul quantique, y compris les systèmes photoniques, les ions piégés et les atomes neutres.

Pourquoi les systèmes quantiques ont besoin d’une meilleure synchronisation

Les photons sont bien adaptés pour transporter des informations quantiques car ils peuvent se déplacer rapidement à travers les fibres optiques et relier des processeurs qui sont physiquement séparés. Cela les rend importants non seulement pour les ordinateurs quantiques photoniques, mais également pour le calcul quantique distribué, les communications sécurisées, la détection et les réseaux quantiques potentiels.

<p-Leur vitesse, cependant, crée un problème de coordination.

Les photons individuels ne peuvent pas simplement être mis en pause à l’intérieur d’une mémoire électronique conventionnelle. Ils doivent être stockés sans mesurer ou détruire les informations quantiques qu’ils transportent. Dans les systèmes impliquant plusieurs sources de photons, processeurs ou nœuds de réseau, la capacité de retarder un photon pendant qu’un autre photon est en attente peut considérablement améliorer la probabilité qu’une opération réussisse.

Les mémoires quantiques peuvent également prendre en charge les répéteurs quantiques, qui sont destinés à étendre les communications quantiques au-delà des limites de distance imposées par la perte de photons dans les fibres optiques.

Le défi consiste à développer des mémoires qui combinent une faible perte de photons, un temps de stockage suffisant, une largeur de bande élevée et une intégration pratique. Une mémoire théoriquement capable peut avoir une valeur commerciale limitée si elle nécessite un environnement de laboratoire élaboré ou introduit plus de pertes qu’elle n’en prévient.

Photon Queue positionne son architecture en espace libre comme une couche matérielle relativement simple qui peut être intégrée dans les expériences quantiques existantes et les futurs systèmes de calcul.

Les premiers déploiements fournissent un test commercial

L’entreprise a déployé des appareils de mémoire quantique commerciaux avec Sandia National Laboratories et l’Université du Maryland, offrant à Photon Queue des opportunités précoces de tester sa technologie en dehors de son laboratoire universitaire d’origine.

À l’Université du Maryland, le matériel soutiendra la recherche sur les réseaux quantiques, la détection et les communications. L’université abrite également le Centre national pour les réseaux quantiques de la National Science Foundation, qui étudie les technologies nécessaires pour relier les appareils quantiques et distribuer les informations quantiques.

Ces installations représentent une étape importante pour une jeune entreprise de matériel quantique. La transition d’une expérience universitaire précisément contrôlée à un équipement qui peut fonctionner de manière fiable dans les installations d’un client nécessite souvent une révision substantielle.

Les premiers systèmes de laboratoire peuvent impliquer de nombreux composants optiques ajustables qui doivent rester soigneusement alignés. Transformer un tel arrangement en un appareil commercial nécessite une stabilité environnementale améliorée, un alignement automatique, des commandes et une reproductibilité.

Le financement de la société permettra de poursuivre ce travail d’ingénierie tout en élargissant la fabrication et le soutien client.

« En moins de deux ans, nous avons pris la technologie du laboratoire à des matériels commerciaux déployés avec des clients de laboratoires nationaux et d’universités de premier plan », a déclaré Nathan Arnold, co-fondateur et PDG de Photon Queue.

De la recherche universitaire à l’infrastructure quantique

Photon Queue a été fondé en 2024 en tant que spin-off de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign. Sa technologie est issue de la recherche sur les méthodes de stockage et de synchronisation de photons individuels.

L’entreprise est dirigée par Arnold et le directeur technique Kelsey Ortiz, avec une équipe fondatrice issue de chercheurs travaillant dans l’optique quantique et le matériel photonique.

Photon Queue a ensuite rejoint Duality, un accélérateur de démarrage axé sur le quantique soutenu par le centre Polsky de l’Université de Chicago, le Chicago Quantum Exchange, le laboratoire national d’Argonne, l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et d’autres partenaires régionaux. Il est ensuite devenu un partenaire corporatif du Chicago Quantum Exchange.

Arnold est également un associé de Chain Reaction Innovations, un programme d’entrepreneuriat du Département de l’Énergie des États-Unis exploité par le laboratoire national d’Argonne.

Le développement de l’entreprise reflète un effort plus large pour commercialiser les composants de soutien autour des processeurs quantiques. Alors que beaucoup de l’attention de l’industrie reste concentrée sur l’amélioration de la qualité des qubits et de la correction d’erreurs, les machines quantiques utiles nécessiteront également des interconnexions optiques, des électroniques de contrôle, des équipements de réseau, des détecteurs et des systèmes de mémoire.

Expansion dans le Nouveau-Mexique

La ronde de financement arrive peu de temps après que Photon Queue a obtenu 500 000 dollars du département de développement économique du Nouveau-Mexique et de Roadrunner Venture Studios.

Ce financement soutiendra l’expansion de l’entreprise dans le Nouveau-Mexique, y compris les opérations de laboratoire, l’assemblage d’appareils, les tests et une collaboration plus approfondie avec l’écosystème de technologie quantique de la région.

L’expansion place également Photon Queue plus près de Sandia National Laboratories et de Los Alamos National Laboratory, deux institutions impliquées dans le calcul avancé, la sécurité nationale et la recherche quantique.

L’implication de Playground Global relie l’entreprise au fonds Playground Genesis, une initiative de 50 millions de dollars axée sur les entreprises de calcul quantique et de calcul avancé ayant des relations commerciales matérielles au Nouveau-Mexique.

Pour Photon Queue, la combinaison de financement de capital-risque, de soutien gouvernemental et de contrats de laboratoire national fournit plusieurs voies pour tester et affiner son matériel avant que la mise en réseau quantique n’atteigne un déploiement commercial plus large.

Construire la couche de soutien pour le calcul quantique à grande échelle

L’industrie quantique n’a pas encore décidé d’une architecture de calcul dominante. Les circuits supraconducteurs, les ions piégés, les atomes neutres et les systèmes photoniques présentent tous des caractéristiques de performances et des défis d’ingénierie différents.

Photon Queue développe donc sa technologie en tant que composant d’activation plutôt que de parier exclusivement sur un type de processeur.

Sa conception flexible en termes de longueur d’onde pourrait permettre à la même approche de stockage sous-jacente de servir plusieurs architectures, à condition de maintenir des pertes faibles et un commutation fiable dans différentes configurations optiques.

Le nouveau financement ne résout pas les défis techniques plus larges auxquels est confronté le calcul quantique distribué. La durée de stockage, la perte de photons, la vitesse de commutation, la stabilité du système et les coûts d’intégration détermineront toujours où les mémoires quantiques peuvent être utilisées efficacement.

Cependant, Photon Queue suggère que la mémoire quantique passe d’un sujet de recherche expérimental à une catégorie de matériel distincte. À mesure que les développeurs quantiques commencent à relier davantage de processeurs et à coordonner un plus grand nombre de photons, la capacité de contrôler l’arrivée de l’information quantique peut devenir aussi importante que la génération de l’information elle-même.