Firma Photon Queue pozyskała 4 mln dolarów, aby wprowadzić pamięć kwantową do rzeczywistych systemów

Photon Queue pozyskała 4 mln dolarów w ramach przeszacowanego rundy seed przy współpracy z firmą Playground Global, aby przenieść technologię pamięci kwantowej z laboratoriów do wdrożonych systemów obliczeniowych i sieciowych.

Runda była prowadzona przez Playground Global i następuje po wczesnych komercyjnych wdrożeniach z Sandia National Laboratories i Uniwersytetem w Maryland. Photon Queue powiedziała, że kapitał wesprze rozwój produktu, zdolność produkcyjną i dodatkowe instalacje klientów w firmach komputeryzacji kwantowej, instytucjach badawczych i laboratoriach narodowych.

Firma z siedzibą w Champaign, Illinois, rozwiązuje problem, który staje się coraz ważniejszy wraz ze skalowaniem systemów kwantowych: fotony muszą przybyć w precyzyjnych momentach, aby operacje kwantowe były udane. Gdy fotony są generowane nieprzewidzianie lub docierają do systemu w różnym czasie, nawet sprzęt o wysokiej wydajności może mieć trudności z koordynowaniem złożonych obliczeń.

Pamięci kwantowe funkcjonują jako rodzaj infrastruktury czasowej, tymczasowo przechowując fotony, aż reszta systemu będzie gotowa ich wykorzystać.

Przechowywanie fotonów bez konwersji

Wiele projektów pamięci kwantowej przechowuje informacje, przenosząc stan kwantowy fotonu do atomów, jonów lub innego rodzaju systemu fizycznego. Chociaż te podejścia mogą zachować informację kwantową, proces konwersji może wprowadzić dodatkowy sprzęt, złożoność inżynieryjną i straty wydajności.

Photon Queue stosuje bardziej bezpośrednie podejście.

Ich urządzenia wykorzystują przełączniki optyczne i wysoko odbijające lusterka, aby utrzymać fotony w pętli przechowywania w przestrzeni swobodnej. Foton wchodzi do pętli, kontynuuje ruch w kontrolowanej ścieżce optycznej i jest uwalniany, gdy otaczający system kwantowy tego wymaga.

Pomysł jest porównywalny do samochodu krążącego wokół lotniska, czekając na pasażera. Zamiast parkowania, samochód pozostaje w ruchu, aż otrzyma sygnał do opuszczenia lotniska. W systemie Photon Queue obiekt krążący jest pojedynczym fotonem poruszającym się w kompaktowej ścieżce optycznej.

Ponieważ foton pozostaje fotonem w trakcie procesu przechowywania, system unika etapu transdukcji stosowanego przez wiele alternatywnych architektur pamięci kwantowej.

Photon Queue twierdzi, że jej sprzęt działa w temperaturze pokojowej i nie wymaga chłodzenia kriogenicznego ani dedykowanych systemów próżniowych. Użycie optyki liniowej mogłoby również uczynić tę technologię kompatybilną z szerokim zakresem długości fal i architektur komputeryzacji kwantowej, w tym systemów fotonicznych, jonów uwięzionych i atomów obojętnych.

Dlaczego systemy kwantowe potrzebują lepszego czasowania

Fotony są dobrze przystosowane do przenoszenia informacji kwantowej, ponieważ mogą podróżować szybko przez włókna optyczne i łączyć procesory, które są oddzielone przestrzennie. To sprawia, że są one ważne nie tylko dla komputerów kwantowych fotonicznych, ale także dla komputeryzacji kwantowej rozproszonej, bezpiecznych komunikacji, sensoryki i potencjalnych sieci kwantowych.

Ich prędkość tworzy jednak problem koordynacji.

Pojedyncze fotony nie mogą być po prostu wstrzymane w pamięci elektronicznej. Muszą być przechowywane bez pomiaru lub niszczenia informacji kwantowej, którą przenoszą. W systemach z wieloma źródłami fotonów, procesorami lub węzłami sieciowymi, zdolność opóźnienia jednego fotonu podczas oczekiwania na inny może znacznie poprawić prawdopodobieństwo, że operacja zakończy się powodzeniem.

Pamięci kwantowe mogą również wspierać powtarzacze kwantowe, które mają na celu rozszerzenie komunikacji kwantowej poza granice odległości narzucane przez straty fotonów w włóknach optycznych.

Wyzwaniem jest rozwój pamięci, które łączą niskie straty fotonów, wystarczającą czas przechowywania, wysoką przepustowość i praktyczną integrację. Teoretycznie zdolna pamięć może mieć ograniczoną wartość handlową, jeśli wymaga laboratoryjnego środowiska lub wprowadza więcej strat niż zapobiega.

Photon Queue prezentuje swoją architekturę w przestrzeni swobodnej jako stosunkowo prostą warstwę sprzętową, która może być włączona do istniejących eksperymentów kwantowych i przyszłych systemów obliczeniowych.

Wczesne wdrożenia zapewniają komercyjny test

Firma wdrożyła komercyjne urządzenia pamięci kwantowej z Sandia National Laboratories i Uniwersytetem w Maryland, dając Photon Queue wczesne możliwości przetestowania swojej technologii poza pierwotnym laboratorium uniwersyteckim.

Na Uniwersytecie w Maryland sprzęt ten będzie wspierał badania związane z sieciami kwantowymi, sensoryką i komunikacją. Uniwersytet jest również siedzibą Centrum Naukowego Fundacji Narodowej ds. Sieci Kwantowych, które bada technologie niezbędne do łączenia urządzeń kwantowych i dystrybucji informacji kwantowej.

Te instalacje reprezentują ważny krok dla młodej firmy sprzętu kwantowego. Przejście od ściśle kontrolowanego eksperymentu akademickiego do sprzętu, który może działać niezawodnie w obiekcie klienta, często wymaga znaczącej przebudowy.

Wczesne systemy laboratoryjne mogą obejmować wiele dostosowywanych składników optycznych, które muszą pozostawać starannie wyrównane. Przerobienie takiej konfiguracji na urządzenie komercyjne wymaga poprawy stabilności środowiskowej, automatycznego wyrównania, sterowania i powtarzalności.

Finansowanie z rundy seed pozwoli firmie na kontynuowanie tej pracy inżynieryjnej, jednocześnie rozszerzając zdolność produkcyjną i wsparcie dla klientów.

“W mniej niż dwa lata, przenieśliśmy technologię z laboratorium do wdrożonych urządzeń komercyjnych z wiodącymi klientami z laboratoriów narodowych i uniwersytetów”, powiedział Nathan Arnold, współzałożyciel i dyrektor generalny Photon Queue.

Od badań uniwersyteckich do infrastruktury kwantowej

Photon Queue została założona w 2024 roku jako spin-off z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign. Jej technologia wynika z badań nad metodami przechowywania i synchronizacji pojedynczych fotonów.

Firma jest kierowana przez Arnolda i CTO Kelsey Ortiz, z zespołem założycielskim wywodzącym się z badaczy pracujących w optyce kwantowej i sprzęcie fotonicznym.

Photon Queue dołączyła później do Duality, przyspieszacza startupów zorientowanych na kwant, wspieranego przez Centrum Polskiego Uniwersytetu Chicago, Chicago Quantum Exchange, Argonne National Laboratory, Uniwersytet Illinois w Urbana-Champaign i innych regionalnych partnerów. Następnie została partnerem korporacyjnym Chicago Quantum Exchange.

Arnold jest również stypendystą Chain Reaction Innovations, programu przedsiębiorczości Departamentu Energii USA, prowadzonego przez Argonne National Laboratory.

Rozwój firmy odzwierciedla szerszy wysiłek w celu komercjalizacji składników wspierających wokół procesorów kwantowych. Podczas gdy większość uwagi branży pozostaje skupiona na poprawie jakości kubitu i korekcji błędów, użyteczne maszyny kwantowe będą również wymagać optycznych połączeń, elektronicznych sterowań, sprzętu sieciowego, czujników i systemów pamięci.

Ekspansja do Nowego Meksyku

Runda seed następuje krótko po tym, jak Photon Queue zabezpieczyła 500 000 dolarów od Departamentu Rozwoju Gospodarczego Nowego Meksyku i Roadrunner Venture Studios.

To finansowanie wesprze ekspansję firmy w Nowym Meksyku, w tym operacje laboratoryjne, montaż urządzeń, testy i głębszą współpracę z ekosystemem technologii kwantowej w regionie.

Ekspansja umiejscawia również Photon Queue bliżej Sandia National Laboratories i Los Alamos National Laboratory, dwóch instytucji zaangażowanych w zaawansowane obliczenia, bezpieczeństwo narodowe i badania kwantowe.

Udział Playground Global łączy firmę z Playground Genesis Fund, inicjatywą o wartości 50 mln dolarów skupioną na firmach kwantowych i zaawansowanych komputerach z istotnymi relacjami biznesowymi w Nowym Meksyku.

Dla Photon Queue połączenie finansowania venture, wsparcia rządowego i kontraktów laboratoryjnych narodowych zapewnia kilka dróg testowania i udoskonalania jej sprzętu przed szerszym wdrożeniem sieci kwantowych.

Budowanie warstwy wspierającej dla skalowalnej komputeryzacji kwantowej

Przemysł kwantowy jeszcze nie ustalił jednej dominującej architektury komputera. Obwody nadprzewodzące, jony uwięzione, atomy obojętne i systemy fotoniczne każdy prezentują różne charakterystyki wydajności i wyzwania inżynieryjne.

Photon Queue rozwija swoją technologię jako komponent umożliwiający, a nie stawiając wyłącznie na jeden typ procesora.

Ich projekt optyczny, niezależny od długości fali, mógłby pozwolić na to, aby ten sam podstawowy podejście do przechowywania służył wielu architekturom, o ile może utrzymać niskie straty i niezawodne przełączanie w różnych konfiguracjach optycznych.

Nowe finansowanie nie rozwiązuje szerszych wyzwań technicznych stojących przed komputeryzacją kwantową rozproszoną. Czas przechowywania, straty fotonów, szybkość przełączania, stabilność systemu i koszty integracji będą nadal determinować, gdzie pamięci kwantowe mogą być skutecznie wykorzystywane.

Jednakże wczesne wdrożenia Photon Queue sugerują, że pamięć kwantowa przechodzi od głównie eksperymentalnego tematu badawczego w kierunku odrębnej kategorii sprzętowej. Gdy deweloperzy kwantowi zaczynają łączyć więcej procesorów i koordynować większe liczby fotonów, zdolność kontrolowania, kiedy informacja kwantowa przybywa, może stać się równie ważna, jak generowanie samej informacji.