Photon Queue samlar in 4 miljoner dollar för att ta kvantminnesmaskinvara till riktiga system

Photon Queue har samlat in 4 miljoner dollar i en överskriven seedrunda när de arbetar för att flytta kvantminnesteknologi från laboratorieexperiment till distribuerad dator- och nätverksinfrastruktur.

Rundan leddes av Playground Global och följer tidiga kommersiella distributioner med Sandia National Laboratories och University of Maryland. Photon Queue sa att kapitalet kommer att stödja produktutveckling, tillverkningskapacitet och ytterligare kundinstallationer över kvantdatorföretag, forskningsinstitutioner och nationella laboratorier.

Företaget i Champaign, Illinois, tacklar ett problem som blir allt viktigare när kvantsystem utvidgas: fotoner måste anlända vid exakta ögonblick för att kvantoperationer ska lyckas. När fotoner genereras oförutsägbart eller når ett system vid olika tider kan även annan kapabel maskinvara ha svårt att koordinera komplexa beräkningar.

Kvantminnen fungerar som en form av tidningsinfrastruktur, som tillfälligt håller fotoner tills resten av systemet är redo att använda dem.

Att lagra fotoner utan att omvandla dem

Många kvantminnesdesigner lagrar information genom att överföra en fotonens kvanttillstånd till atomer, joner eller en annan typ av fysiskt system. Även om dessa tillvägagångssätt kan bevara kvantinformation, kan omvandlingsprocessen introducera ytterligare maskinvara, ingenjörskomplexitet och effektivitetsförluster.

Photon Queue tar en mer direkt tillvägagångssätt.

Deras enheter använder optiska switchar och högt reflekterande speglar för att hålla fotoner cirkulerande inom fria lagringsloopar. En foton går in i loopen, fortsätter att röra sig genom en kontrollerad optisk bana och släpps när det omgivande kvantsystemet behöver det.

Konceptet är jämförbart med en bil som kör runt en flygplats medan den väntar på att hämta en passagerare. Istället för att parkera, förblir bilen i rörelse tills den får signalen att lämna. I Photon Queues system är den cirkulerande objektet en ensam foton som reser genom en kompakt optisk bana.

Eftersom fotonen förblir en foton under lagringsprocessen, undviker systemet omvandlingssteget som används av flera alternativa kvantminnesarkitekturer.

Photon Queue säger att deras maskinvara fungerar vid rumstemperatur och kräver inte kryo-kylning eller dedikerade vakuum-system. Deras användning av linjär optik kan också göra tekniken kompatibel med en bred range av våglängder och kvantdatorarkitekturer, inklusive fotoniska, fångade joner och neutrala atomer.

Varför kvantsystem behöver bättre timing

Fotoner är väl lämpade för att bära kvantinformation eftersom de kan resa snabbt genom optiska fibrer och ansluta processorerna som är fysiskt separerade. Det gör dem viktiga inte bara för fotoniska kvantdatorer, utan också för distribuerad kvantdator, säker kommunikation, avkänning och prospektiva kvantnätverk.

Deras hastighet skapar dock ett koordineringsproblem.

Enskilda fotoner kan inte enkelt pausas inom konventionell elektronisk minne. De måste lagras utan att mäta eller förstöra den kvantinformation de bär. I system som innehåller flera fotonkällor, processor eller nätverksnoder kan förmågan att fördröja en foton medan man väntar på en annan avsevärt förbättra sannolikheten för att en operation lyckas.

Kvantminnen kan också stödja kvantrepeater, som är avsedda att förlänga kvantkommunikation bortom avståndsgränserna som påtvingas av fotonförlust i optisk fiber.

Utmaningen är att utveckla minnen som kombinerar låg fotonförlust, tillräcklig lagringstid, hög bandbredd och praktisk integration. Ett teoretiskt kapabelt minne kan ha begränsat kommersiellt värde om det kräver en omfattande laboratoriemiljö eller introducerar fler förluster än det förhindrar.

Photon Queue positionerar sin fria arkitektur som en relativt enkel maskinvarulager som kan integreras i befintliga kvantexperimenter och framtida datorsystem.

Tidiga distributioner ger en kommersiell test

Företaget har distribuerat kommersiella kvantminnesenheter med Sandia National Laboratories och University of Maryland, vilket ger Photon Queue tidiga möjligheter att testa sin teknologi utanför sitt ursprungliga universitetslaboratorium.

På University of Maryland kommer hårdvaran att stödja forskning som rör kvantnätverk, avkänning och kommunikation. Universitetet är också hem för National Science Foundation Center for Quantum Networks, som studerar tekniker som behövs för att ansluta kvantenheter och distribuera kvantinformation.

Dessa installationer representerar ett viktigt steg för ett ungt kvantmaskinföretag. Övergången från ett exakt kontrollerat akademiskt experiment till utrustning som kan fungera tillförlitligt i en kunds anläggning kräver ofta betydande omkonstruktion.

Tidiga laboratoriesystem kan innehålla många justerbara optiska komponenter som måste förbli noggrant justerade. Att vända en sådan anordning till en kommersiell enhet kräver förbättrad miljömässig stabilitet, automatisk justering, kontroller och reproducerbarhet.

Startfinansieringen kommer att tillåta företaget att fortsätta det arbetet medan de utökar tillverkning och kundsupport.

“I mindre än två år har vi tagit teknologi från labbet till distribuerad kommersiell hårdvara med ledande nationella laboratorie- och universitetskunder”, sa Nathan Arnold, medgrundare och VD för Photon Queue.

Från universitetsforskning till kvantinfrastruktur

Photon Queue grundades 2024 som en utbrytning från University of Illinois Urbana-Champaign. Deras teknologi uppkom ur forskning om metoder för lagring och synkronisering av enskilda fotoner.

Företaget leds av Arnold och CTO Kelsey Ortiz, med en grundande team som består av forskare som arbetar med kvantoptyk och fotonisk maskinvara.

Photon Queue gick senare med i Duality, en kvantfokuserad startup-accelerator som stöds av University of Chicagos Polsky Center, Chicago Quantum Exchange, Argonne National Laboratory, University of Illinois Urbana-Champaign och andra regionala partners. Det blev sedan en korporativ partner till Chicago Quantum Exchange.

Arnold är också en fellow med Chain Reaction Innovations, ett amerikanskt energidepartement entreprenörprogram som drivs av Argonne National Laboratory.

Företagets utveckling speglar en bredare ansträngning att kommersialisera de stödjande komponenterna runt kvantprocessorerna. Medan mycket av industrins uppmärksamhet fortfarande är fokuserad på att förbättra qubitkvalitet och felkorrigering, kommer användbara kvantmaskiner också att kräva optiska interconnects, kontroll-elektronik, nätverksutrustning, detektorer och minnessystem.

Expansion till New Mexico

Startfinansieringen kommer strax efter att Photon Queue säkrat 500 000 dollar från New Mexico Economic Development Department och Roadrunner Venture Studios.

Den finansieringen kommer att stödja företagets expansion i New Mexico, inklusive laboratorieoperationer, enhetsmontering, testning och djupare samarbete med regionens nationella laboratorium och kvantteknologiska ekosystem.

Expansionen placerar också Photon Queue närmare Sandia National Laboratories och Los Alamos National Laboratory, två institutioner som är involverade i avancerad datoranvändning, nationell säkerhet och kvantforskning.

Playground Globals involvering kopplar företaget till Playground Genesis Fund, en 50 miljoner dollar-initiativ som fokuserar på kvant- och avancerad datorföretag med materiella affärsrelationer i New Mexico.

För Photon Queue ger kombinationen av venture-finansiering, statligt stöd och nationellt laboratorieavtal flera vägar för att testa och förbättra sin maskinvara innan kvantnätverk når bredare kommersiell distribution.

Att bygga det stödjande lagret för skalad kvantdatoranvändning

Kvantindustrin har ännu inte fastställt en enda dominant datorarkitektur. Superledande kretsar, fångade joner, neutrala atomer och fotoniska system presenterar alla olika prestandakarakteristika och ingenjörsmässiga utmaningar.

Photon Queue utvecklar därför sin teknologi som en möjliggörande komponent snarare än att satsa exklusivt på en typ av processor.

Deras våglängdsflexibla design kan tillåta samma underliggande lagringsmetod att tjäna flera arkitekturer, förutsatt att den kan upprätthålla låga förluster och tillförlitlig switchning över olika optiska konfigurationer.

Den nya finansieringen löser inte de bredare tekniska utmaningarna som står inför distribuerad kvantdatoranvändning. Lagringsduration, fotonförlust, switchhastighet, systemstabilitet och integrationskostnader kommer att fortsätta att bestämma var kvantminnen kan användas effektivt.

Men Photon Queues tidiga distributioner tyder på att kvantminne är på väg från ett i huvudsak experimentellt forskningstema till en distinkt maskinvarukategori. När kvantutvecklare börjar ansluta fler processor och koordinera större antal fotoner kan förmågan att kontrollera när kvantinformation anländer bli lika viktig som att generera informationen själv.