Photon Queue зібрав 4 мільйони доларів для впровадження апаратного забезпечення квантової пам’яті у реальні системи

Photon Queue зібрав 4 мільйони доларів у вигляді перевищеного.seed-раунду для того, щоб перенести технологію квантової пам’яті з лабораторних експериментів у розгорнуту обчислювальну та мережеву інфраструктуру.

Раунд був очолений Playground Global і відбувся після ранніх комерційних розгортань з Sandia National Laboratories та Університетом Меріленда. Photon Queue заявив, що капітал буде використаний для розробки продукції, збільшення виробничих потужностей та додаткових клієнтських установок серед компаній з квантовими обчисленнями, дослідницькими установами та національними лабораторіями.

Компанія з Чампейна, штат Іллінойс, займається проблемою, яка стає дедалі важливішою з розширенням квантових систем: фотони повинні прибувати у точні моменти для успішного виконання квантових операцій. Коли фотони генеруються непередбачувано або доходять до системи в різний час, навіть досить потужне апаратне забезпечення може мати труднощі з координацією складних обчислень.

Квантові пам’яті функціонують як форма тимінгової інфраструктури, тимчасово утримуючи фотони до тих пір, поки решта системи не буде готова їх використовувати.

Зберігання фотонів без їх перетворення

Багато конструкцій квантової пам’яті зберігають інформацію шляхом передачі квантового стану фотона в атоми, іони або інший тип фізичної системи. Хоча ці підходи можуть зберегти квантову інформацію, процес перетворення може вводити додаткове апаратне забезпечення, складність інженерії та втрати ефективності.

Photon Queue застосовує більш прямий підхід.

Її пристрої використовують оптичні перемикачі та високорефлексивні дзеркала для утримання фотонів у вільному просторі зберігання. Фотон входить у петлю, продовжує рухатися по контрольованому оптичному шляху та вивільняється, коли оточуюча квантової система вимагає цього.

Концепція порівнянна з автомобілем, який рухається навколо аеропорту, чекаючи пасажира. Замість паркування автомобіль залишається в русі до тих пір, поки не отримає сигнал про вихід. У системі Photon Queue об’єктом, який рухається, є один фотон, що проходить компактний оптичний шлях.

Оскільки фотон залишається фотоном протягом усього процесу зберігання, система уникає стадії трансдукції, яку використовують деякі альтернативні архітектури квантової пам’яті.

Photon Queue заявляє, що її апаратне забезпечення працює при кімнатній температурі та не потребує кріогенної охолодження або спеціальних вакуумних систем. Використання лінійної оптики також може зробити технологію сумісною з широким спектром довжин хвиль та архітектур квантових обчислень, включаючи фотонні, іонні та нейтральні атомні системи.

Чому квантові системи потребують кращого тимінгу

Фотони добре підходять для переносу квантової інформації, оскільки можуть швидко рухатися через оптичні волокна та з’єднувати процесори, які фізично відокремлені. Це робить їх важливими не тільки для фотонних квантових комп’ютерів, але й для розподілених квантових обчислень, безпечних комунікацій, сенсорів та перспективних квантових мереж.

Їхня швидкість, однак, створює проблему координації.

Індивідуальні фотони не можуть просто бути зупинені всередині звичайної електронної пам’яті. Їх потрібно зберігати без вимірювання або знищення квантової інформації, яку вони несуть. У системах, що включають кілька джерел фотонів, процесорів або мережевих вузлів, можливість затримки одного фотона під час очікування іншого може суттєво підвищити ймовірність успішного виконання операції.

Квантові пам’яті також можуть підтримувати квантові рипітери, які призначені для розширення квантових комунікацій за межі обмежень, накладених втратами фотонів у оптичному волокні.

Виклик полягає у розробці пам’яті, яка поєднує низьку втрату фотонів, достатній час зберігання, високу смугу пропускання та практичну інтеграцію. Теоретично здатна пам’ять може мати обмежену комерційну цінність, якщо вона вимагає складної лабораторної середовища або вводить більше втрат, ніж вона запобігає.

Photon Queue позиціонує свою архітектуру з вільним простором як порівняно простий апаратний шар, який можна включити до існуючих квантових експериментів та майбутніх систем обчислень.

Ранні розгортання забезпечують комерційний тест

Компанія розгорнула комерційні пристрої квантової пам’яті з Sandia National Laboratories та Університетом Меріленда, надавши Photon Queue ранні можливості для тестування своєї технології поза оригінальною університетською лабораторією.

Університет Меріленда апаратне забезпечення буде підтримувати дослідження в галузі квантових мереж, сенсорів та комунікацій. Університет також є домом для Національного наукового фонду Центру квантових мереж, який вивчає технології, необхідні для з’єднання квантових пристроїв та розподілу квантової інформації.

Ці установки представляють собою важливий крок для молодої компанії з квантовим апаратним забезпеченням. Перехід від точно контрольованого академічного експерименту до обладнання, яке може працювати надійно в об’єкті клієнта, часто вимагає суттєвого перероблення.

Ранні лабораторні системи можуть включати численні настроювані оптичні компоненти, які повинні залишатися точно вирівняними. Перетворення такого компонування у комерційний пристрій вимагає покращеної стабільності середовища, автоматичного вирівнювання, контролю та повторюваності.

Фінансування у вигляді насіння дозволить компанії продовжити цю інженерну роботу, розширюючи виробництво та підтримку клієнтів.

“Менше ніж за два роки ми перенесли технологію з лабораторії у розгорнуте комерційне обладнання з провідними національними лабораторіями та університетськими клієнтами”, – сказав Нейтан Арнольд, співзасновник та генеральний директор Photon Queue.

Від університетських досліджень до квантової інфраструктури

Photon Queue була заснована у 2024 році як спін-офф від Університету Іллінойсу в Урбані-Шампейні. Її технологія виникла з досліджень методів зберігання та синхронізації окремих фотонів.

Компанію очолюють Арнольд та технічний директор Келсі Ортіс, з командою засновників, сформованою з дослідників, які працюють у галузі квантової оптики та фотонного апаратного забезпечення.

Photon Queue пізніше приєдналася до Duality, прискорювача стартапів з фокусом на квантових технологіях, підтримуваного Університетом Чикаго, Центром Польського центру, Чиказьким квантовим обмінним центром, Національною лабораторією Аргонна, Університетом Іллінойсу в Урбані-Шампейні та іншими регіональними партнерами. Пізніше вона стала корпоративним партнером Чиказького квантового обміну.

Арнольд також є стипендіатом програми Chain Reaction Innovations, програми підприємництва Міністерства енергетики США, яка працює під керівництвом Національної лабораторії Аргонна.

Розвиток компанії відображає ширші зусилля з комерціалізації супутніх компонентів навколо квантових процесорів. Хоча більша частина уваги галузі залишається зосередженою на поліпшенні якості кубітів та корекції помилок, корисні квантові машини також потребуватимуть оптичних інтерконектів, апаратного забезпечення контролю, обладнання мережі, детекторів та систем пам’яті.

Розширення у Нью-Мексико

Раунд фінансування у вигляді насіння відбувається незабаром після того, як Photon Queue отримала 500 000 доларів від Департаменту економічного розвитку Нью-Мексико та Roadrunner Venture Studios.

Це фінансування підтримає розширення компанії в Нью-Мексико, включаючи лабораторні операції, збір пристроїв, тестування та глибшу співпрацю з регіональною національною лабораторією та екосистемою квантових технологій.

Розширення також розміщує Photon Queue ближче до Національної лабораторії Сандія та Національної лабораторії Лос-Аламоса, двох інститутів, які займаються просунутими обчисленнями, національною безпекою та квантовими дослідженнями.

Участь Playground Global з’єднує компанію з фондом Playground Genesis, ініціативою у розмірі 50 мільйонів доларів, орієнтованою на квантові та просунуті обчислювальні компанії з матеріальними бізнес-відносинами в Нью-Мексико.

Для Photon Queue комбінація风险ового фінансування, державної підтримки та контрактів національних лабораторій забезпечує кілька шляхів для тестування та вдосконалення свого апаратного забезпечення до широкого розгортання квантових мереж.

Будівництво підтримуючого шару для масштабованих квантових обчислень

Квантової промисловості ще не вдалося визначитися з єдиною домінуючою архітектурою обчислень. Суперпровідні контури, іонні пастки, нейтральні атоми та фотонні системи кожна представляють різні характеристики продуктивності та інженерні виклики.

Photon Queue розробляє свою технологію як компонент, що дозволяє, а не ставить на одну архітектуру процесора.

Її проект, гнучкий щодо довжини хвилі, може дозволити одному й тому ж підходу зберігання служити кільком архітектурам, якщо він зможе підтримувати низькі втрати та надійне перемикання між різними оптичними конфігураціями.

Нове фінансування не розв’язує ширші технічні виклики, з якими стикається розподілене квантове обчислення. Тривалість зберігання, втрата фотонів, швидкість перемикання, стабільність системи та витрати на інтеграцію продовжуватимуть визначати, де квантові пам’яті можуть бути ефективно використані.

Однак, Photon Queue’s ранні розгортання свідчать про те, що квантової пам’яті переходить від переважно експериментальної дослідницької теми до окремої апаратної категорії. Коли квантові розробники починають з’єднувати більше процесорів та координувати більшу кількість фотонів, можливість контролю над тим, коли прибуває квантової інформації, може стати такою ж важливою, як і генерація самої інформації.