Photon Queue Mengumpulkan $4M untuk Menghadirkan Memori Kuantum ke Sistem Dunia Nyata

Photon Queue telah mengumpulkan $4 juta dalam putaran pendanaan awal yang oversubscribed saat mereka bekerja untuk memindahkan teknologi memori kuantum dari eksperimen laboratorium ke infrastruktur komputasi dan jaringan yang dapat diterapkan.

Putaran ini dipimpin oleh Playground Global dan diikuti oleh penerapan komersial awal dengan Sandia National Laboratories dan Universitas Maryland. Photon Queue mengatakan bahwa modal ini akan mendukung pengembangan produk, kapasitas manufaktur, dan pemasangan pelanggan tambahan di seluruh perusahaan komputasi kuantum, lembaga penelitian, dan laboratorium nasional.

Perusahaan yang berbasis di Champaign, Illinois ini mengatasi masalah yang menjadi semakin penting saat sistem kuantum berkembang: foton harus tiba pada saat yang tepat untuk operasi kuantum berhasil. Ketika foton dihasilkan secara tidak terduga atau mencapai sistem pada waktu yang berbeda, bahkan perangkat keras yang mampu dapat mengalami kesulitan untuk mengoordinasikan perhitungan yang kompleks.

Memori kuantum berfungsi sebagai bentuk infrastruktur waktu, menyimpan foton sementara hingga sistem siap menggunakannya.

Menyimpan Foton Tanpa Mengubahnya

Banyak desain memori kuantum menyimpan informasi dengan mentransfer keadaan kuantum foton ke atom, ion, atau jenis sistem fisik lainnya. Meskipun pendekatan ini dapat melestarikan informasi kuantum, proses konversi dapat memperkenalkan perangkat keras tambahan, kompleksitas rekayasa, dan kehilangan efisiensi.

Photon Queue mengambil pendekatan yang lebih langsung.

Perangkat mereka menggunakan sakelar optik dan cermin yang sangat reflektif untuk menjaga foton beredar di dalam loop penyimpanan ruang bebas. Foton memasuki loop, terus bergerak melalui jalur optik yang dikendalikan, dan dilepaskan ketika sistem kuantum sekitarnya memerlukannya.

Konsep ini mirip dengan mobil yang berputar-putar di sekitar bandara sambil menunggu untuk mengambil penumpang. Daripada parkir, mobil tetap bergerak hingga menerima sinyal untuk keluar. Dalam sistem Photon Queue, objek yang beredar adalah foton tunggal yang bergerak melalui jalur optik yang kompak.

Karena foton tetap menjadi foton selama proses penyimpanan, sistem ini menghindari tahap transduksi yang digunakan oleh beberapa arsitektur memori kuantum alternatif.

Photon Queue mengatakan bahwa perangkat keras mereka beroperasi pada suhu kamar dan tidak memerlukan pendinginan kriogenik atau sistem vakum khusus. Penggunaan optik linier mereka juga dapat membuat teknologi ini kompatibel dengan berbagai panjang gelombang dan arsitektur komputasi kuantum, termasuk sistem fotonic, ion terperangkap, dan atom netral.

Mengapa Sistem Kuantum Memerlukan Waktu yang Lebih Baik

Foton sangat cocok untuk membawa informasi kuantum karena mereka dapat bergerak cepat melalui serat optik dan menghubungkan prosesor yang secara fisik terpisah. Hal ini membuat mereka penting tidak hanya untuk komputer kuantum fotonic, tetapi juga untuk komputasi kuantum terdistribusi, komunikasi yang aman, penginderaan, dan jaringan kuantum prospektif.

Kecepatan mereka, bagaimanapun, menciptakan masalah koordinasi.

Foton individu tidak dapat dihentikan di dalam memori elektronik konvensional. Mereka harus disimpan tanpa mengukur atau menghancurkan informasi kuantum yang mereka bawa. Dalam sistem yang melibatkan beberapa sumber foton, prosesor, atau node jaringan, kemampuan untuk menunda satu foton sambil menunggu yang lain dapat secara signifikan meningkatkan kemungkinan bahwa operasi berhasil.

Memori kuantum juga dapat mendukung pengulang kuantum, yang dimaksudkan untuk memperluas komunikasi kuantum melampaui batas jarak yang diberlakukan oleh kehilangan foton dalam serat optik.

Tantangannya adalah mengembangkan memori yang menggabungkan kehilangan foton yang rendah, waktu penyimpanan yang cukup, bandwidth yang tinggi, dan integrasi yang praktis. Memori yang secara teoretis mampu mungkin memiliki nilai komersial yang terbatas jika memerlukan lingkungan laboratorium yang rumit atau memperkenalkan lebih banyak kehilangan daripada yang dicegah.

Photon Queue memposisikan arsitektur ruang bebasnya sebagai lapisan perangkat keras yang relatif sederhana yang dapat diintegrasikan ke dalam eksperimen kuantum yang ada dan sistem komputasi masa depan.

Penerapan Awal Menyediakan Tes Komersial

Perusahaan ini telah menerapkan perangkat memori kuantum komersial dengan Sandia National Laboratories dan Universitas Maryland, memberikan Photon Queue kesempatan awal untuk menguji teknologinya di luar laboratorium universitas aslinya.

Di Universitas Maryland, perangkat keras ini akan mendukung penelitian yang melibatkan jaringan kuantum, penginderaan, dan komunikasi. Universitas ini juga merupakan rumah bagi Pusat Jaringan Kuantum National Science Foundation, yang mempelajari teknologi yang diperlukan untuk menghubungkan perangkat kuantum dan mendistribusikan informasi kuantum.

Pemasangan ini mewakili langkah penting bagi perusahaan perangkat keras kuantum muda. Transisi dari eksperimen akademis yang dikendalikan secara tepat ke peralatan yang dapat beroperasi secara andal di fasilitas pelanggan sering memerlukan redesain yang substansial.

Sistem laboratorium awal dapat melibatkan banyak komponen optik yang dapat disesuaikan yang harus tetap sejajar dengan hati-hati. Mengubah susunan seperti itu menjadi perangkat komersial memerlukan stabilitas lingkungan yang lebih baik, pengaturan otomatis, kontrol, dan kemampuan ulang.

Pendanaan benih akan memungkinkan perusahaan untuk melanjutkan pekerjaan rekayasa tersebut sambil memperluas manufaktur dan dukungan pelanggan.

“Kurang dari dua tahun, kami telah membawa teknologi dari laboratorium ke perangkat keras komersial yang diterapkan dengan pelanggan laboratorium nasional dan universitas terkemuka,” kata Nathan Arnold, co-pendiri dan CEO Photon Queue.

Dari Penelitian Universitas ke Infrastruktur Kuantum

Photon Queue didirikan pada 2024 sebagai spin-out dari Universitas Illinois Urbana-Champaign. Teknologinya muncul dari penelitian tentang metode untuk menyimpan dan mensinkronkan foton individu.

Perusahaan ini dipimpin oleh Arnold dan CTO Kelsey Ortiz, dengan tim pendiri yang berasal dari peneliti yang bekerja dalam optik kuantum dan perangkat keras fotonic.

Photon Queue kemudian bergabung dengan Duality, sebuah akselerator startup yang berfokus pada kuantum yang didukung oleh Pusat Polsky Universitas Chicago, Chicago Quantum Exchange, Laboratorium Nasional Argonne, Universitas Illinois Urbana-Champaign, dan mitra regional lainnya. Kemudian menjadi mitra korporat dari Chicago Quantum Exchange.

Arnold juga merupakan rekan dari Chain Reaction Innovations, program kewirausahaan Departemen Energi AS yang dioperasikan oleh Laboratorium Nasional Argonne.

Pengembangan perusahaan ini mencerminkan upaya yang lebih luas untuk mengkomersialkan komponen pendukung di sekitar prosesor kuantum. Sementara sebagian besar perhatian industri tetap fokus pada meningkatkan kualitas qubit dan koreksi kesalahan, mesin kuantum yang berguna juga akan memerlukan interkoneksi optik, elektronik kontrol, peralatan jaringan, detektor, dan sistem memori.

Ekspansi ke New Mexico

Putaran benih ini tiba segera setelah Photon Queue mendapatkan $500.000 dari Departemen Pengembangan Ekonomi New Mexico dan Roadrunner Venture Studios.

Pendanaan ini akan mendukung ekspansi perusahaan di New Mexico, termasuk operasi laboratorium, perakitan perangkat, pengujian, dan kolaborasi yang lebih dalam dengan ekosistem teknologi kuantum dan laboratorium nasional di wilayah tersebut.

Ekspansi ini juga menempatkan Photon Queue lebih dekat dengan Sandia National Laboratories dan Laboratorium Nasional Los Alamos, dua lembaga yang terlibat dalam komputasi lanjutan, keamanan nasional, dan penelitian kuantum.

Keterlibatan Playground Global menghubungkan perusahaan dengan Playground Genesis Fund, sebuah inisiatif sebesar $50 juta yang berfokus pada perusahaan kuantum dan komputasi lanjutan dengan hubungan bisnis yang signifikan di New Mexico.

Bagi Photon Queue, kombinasi pendanaan ventura, dukungan pemerintah, dan kontrak laboratorium nasional menyediakan beberapa jalur untuk menguji dan memperbaiki perangkat keras mereka sebelum jaringan kuantum mencapai penerapan komersial yang lebih luas.

Membangun Lapisan Pendukung untuk Komputasi Kuantum Terukur

Industri kuantum belum menetapkan satu arsitektur komputasi yang dominan. Sirkuit superkonduktor, ion terperangkap, atom netral, dan sistem fotonic masing-masing menawarkan karakteristik kinerja dan tantangan rekayasa yang berbeda.

Photon Queue mengembangkan teknologinya sebagai komponen yang memungkinkan daripada bertaruh secara eksklusif pada satu jenis prosesor.

Desain yang fleksibel dalam panjang gelombang mereka dapat memungkinkan pendekatan penyimpanan yang sama untuk melayani beberapa arsitektur, asalkan mereka dapat mempertahankan kehilangan yang rendah dan switching yang dapat diandalkan di seluruh konfigurasi optik yang berbeda.

Pendanaan baru ini tidak menyelesaikan tantangan teknis yang lebih luas yang dihadapi oleh komputasi kuantum terdistribusi. Durasi penyimpanan, kehilangan foton, kecepatan switching, stabilitas sistem, dan biaya integrasi akan terus menentukan di mana memori kuantum dapat digunakan secara efektif.

Namun, Photon Queue menunjukkan bahwa memori kuantum bergerak dari topik penelitian eksperimental yang sebagian besar ke kategori perangkat keras yang terpisah. Ketika pengembang kuantum mulai menghubungkan lebih banyak prosesor dan mengoordinasikan jumlah foton yang lebih besar, kemampuan untuk mengontrol kapan informasi kuantum tiba mungkin menjadi sama pentingnya dengan menghasilkan informasi itu sendiri.