Photon Queue Nâng Cấp 4 Triệu Đô La Để Mang Bộ Nhớ Quang Học Vào Hệ Thống Thực

Photon Queue đã huy động được 4 triệu đô la trong vòng hạt giống quá đăng ký khi công ty này đang làm việc để chuyển công nghệ bộ nhớ quang từ phòng thí nghiệm sang cơ sở hạ tầng máy tính và mạng có thể triển khai.

Vòng này được dẫn đầu bởi Playground Global và sau các triển khai thương mại sớm với Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia và Đại học Maryland. Photon Queue cho biết nguồn vốn này sẽ hỗ trợ phát triển sản phẩm, năng lực sản xuất và cài đặt khách hàng thêm trên các công ty máy tính lượng tử, tổ chức nghiên cứu và phòng thí nghiệm quốc gia.

Công ty có trụ sở tại Champaign, Illinois đang giải quyết một vấn đề trở nên quan trọng khi các hệ thống lượng tử mở rộng: photon phải đến vào những khoảnh khắc chính xác để các hoạt động lượng tử thành công. Khi photon được tạo ra một cách không thể đoán trước hoặc đến hệ thống tại các thời điểm khác nhau, ngay cả phần cứng có khả năng cũng có thể gặp khó khăn trong việc phối hợp các tính toán phức tạp.

Bộ nhớ lượng tử hoạt động như một dạng cơ sở hạ tầng thời gian, tạm thời giữ photon cho đến khi phần còn lại của hệ thống sẵn sàng sử dụng chúng.

Lưu Photon Không Chuyển Đổi Chúng

Nhiều thiết kế bộ nhớ lượng tử lưu trữ thông tin bằng cách chuyển trạng thái lượng tử của photon vào nguyên tử, ion hoặc một loại hệ thống vật lý khác. Mặc dù những cách tiếp cận này có thể bảo tồn thông tin lượng tử, quá trình chuyển đổi có thể giới thiệu thêm phần cứng, sự phức tạp về kỹ thuật và mất mát hiệu suất.

Photon Queue thực hiện một cách tiếp cận trực tiếp hơn.

Các thiết bị của công ty sử dụng công tắc quang và gương phản chiếu cao để giữ photon lưu thông trong vòng lưu trữ không gian tự do. Một photon đi vào vòng, tiếp tục di chuyển qua một đường quang được kiểm soát và được phát hành khi hệ thống lượng tử xung quanh yêu cầu nó.

Khái niệm này tương tự như một chiếc xe ô tô quay quanh sân bay trong khi chờ đợi để thu thập một hành khách. Thay vì đậu xe, chiếc xe vẫn di chuyển cho đến khi nó nhận được tín hiệu để thoát. Trong hệ thống của Photon Queue, vật thể lưu thông là một photon duy nhất di chuyển qua một đường quang compact.

Bởi vì photon vẫn là photon trong suốt quá trình lưu trữ, hệ thống tránh được giai đoạn chuyển đổi được sử dụng bởi một số kiến trúc bộ nhớ lượng tử thay thế.

Photon Queue cho biết phần cứng của công ty hoạt động ở nhiệt độ phòng và không yêu cầu làm mát cryogenic hoặc hệ thống chân không chuyên dụng. Việc sử dụng quang học tuyến tính cũng có thể làm cho công nghệ này tương thích với một loạt các bước sóng và kiến trúc máy tính lượng tử, bao gồm cả hệ thống photon, ion bị mắc kẹt và nguyên tử trung tính.

Tại Sao Hệ Thống Lượng Tử Cần Thời Gian Tốt Hơn

Photon rất phù hợp để mang thông tin lượng tử vì chúng có thể di chuyển nhanh qua cáp quang và kết nối các bộ xử lý được tách biệt về mặt vật lý. Điều đó làm cho chúng quan trọng không chỉ đối với máy tính lượng tử photon, mà còn đối với máy tính lượng tử phân tán, truyền thông an toàn, cảm biến và mạng lượng tử tiềm năng.

Tốc độ của chúng, tuy nhiên, tạo ra một vấn đề về phối hợp.

Các photon riêng lẻ không thể đơn giản bị tạm dừng trong bộ nhớ điện tử thông thường. Chúng phải được lưu trữ mà không đo lường hoặc phá hủy thông tin lượng tử mà chúng mang. Trong các hệ thống liên quan đến nhiều nguồn photon, bộ xử lý hoặc nút mạng, khả năng trì hoãn một photon trong khi chờ đợi một photon khác có thể cải thiện đáng kể khả năng thành công của một hoạt động.

Bộ nhớ lượng tử cũng có thể hỗ trợ các bộ lặp lượng tử, được thiết kế để mở rộng truyền thông lượng tử vượt quá giới hạn khoảng cách do mất photon trong cáp quang áp đặt.

Thách thức là phát triển bộ nhớ kết hợp mất mát photon thấp, thời gian lưu trữ đủ, băng thông cao và tích hợp thực tế. Một bộ nhớ có khả năng về mặt lý thuyết có thể có giá trị thương mại hạn chế nếu nó yêu cầu một môi trường phòng thí nghiệm tinh vi hoặc giới thiệu nhiều mất mát hơn là nó ngăn chặn.

Photon Queue đang định vị kiến trúc không gian tự do của mình như một lớp phần cứng tương đối thẳng forward có thể được kết hợp vào các thí nghiệm lượng tử hiện có và các hệ thống máy tính trong tương lai.

Triển Khai Sớm Cung Cấp Một Bài Kiểm Tra Thương Mại

Công ty đã triển khai các thiết bị bộ nhớ lượng tử thương mại với Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia và Đại học Maryland, mang lại cho Photon Queue những cơ hội sớm để thử nghiệm công nghệ của mình ngoài phòng thí nghiệm đại học ban đầu.

Tại Đại học Maryland, phần cứng sẽ hỗ trợ nghiên cứu liên quan đến mạng lượng tử, cảm biến và truyền thông. Đại học cũng là nơi đặt Trung tâm Mạng Lượng tử Quốc gia của Quỹ Khoa học Quốc gia, nghiên cứu các công nghệ cần thiết để kết nối thiết bị lượng tử và phân phối thông tin lượng tử.

Các cài đặt này đại diện cho một bước quan trọng đối với một công ty phần cứng lượng tử trẻ. Chuyển đổi từ một thí nghiệm học thuật được kiểm soát chính xác sang thiết bị có thể hoạt động đáng tin cậy trong cơ sở của khách hàng thường đòi hỏi phải thiết kế lại đáng kể.

Các hệ thống phòng thí nghiệm ban đầu có thể liên quan đến nhiều thành phần quang học có thể điều chỉnh phải được giữ cho phù hợp chính xác. Việc chuyển đổi một sắp xếp như vậy thành một thiết bị thương mại đòi hỏi phải ổn định môi trường, tự động căn chỉnh, điều khiển và khả năng lặp lại.

Vòng vốn hạt giống sẽ cho phép công ty tiếp tục công việc kỹ thuật đó trong khi mở rộng sản xuất và hỗ trợ khách hàng.

“Trong chưa đầy hai năm, chúng tôi đã đưa công nghệ từ phòng thí nghiệm đến phần cứng thương mại được triển khai với khách hàng hàng đầu của phòng thí nghiệm quốc gia và đại học,” Nathan Arnold, đồng sáng lập và CEO của Photon Queue cho biết.

Từ Nghiên Cứu Đại Học Đến Cơ Sở Hạ Tầng Lượng Tử

Photon Queue được thành lập vào năm 2024 như một công ty spinout từ Đại học Illinois Urbana-Champaign. Công nghệ của công ty xuất phát từ nghiên cứu về các phương pháp lưu trữ và đồng bộ hóa photon riêng lẻ.

Công ty được lãnh đạo bởi Arnold và CTO Kelsey Ortiz, với một đội sáng lập được rút ra từ các nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực quang học lượng tử và phần cứng photon.

Photon Queue sau đó đã tham gia Duality, một chương trình tăng tốc khởi nghiệp tập trung vào lượng tử được hỗ trợ bởi Trung tâm Polsky của Đại học Chicago, Chicago Quantum Exchange, Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, Đại học Illinois Urbana-Champaign và các đối tác khu vực khác. Nó sau đó trở thành một đối tác doanh nghiệp của Chicago Quantum Exchange.

Arnold cũng là một thành viên của Chain Reaction Innovations, một chương trình khởi nghiệp của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ được vận hành bởi Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne.

Sự phát triển của công ty phản ánh một nỗ lực rộng lớn hơn để thương mại hóa các thành phần hỗ trợ xung quanh các bộ xử lý lượng tử. Trong khi phần lớn sự chú ý của ngành vẫn tập trung vào việc cải thiện chất lượng qubit và sửa lỗi, các máy lượng tử hữu ích cũng sẽ yêu cầu các liên kết quang, điện tử điều khiển, thiết bị mạng, bộ phận phát hiện và hệ thống bộ nhớ.

Mở Rộng Sang New Mexico

Vòng hạt giống đến ngay sau khi Photon Queue đảm bảo 500.000 đô la từ Bộ Phát triển Kinh tế New Mexico và Roadrunner Venture Studios.

Ngân sách đó sẽ hỗ trợ sự mở rộng của công ty ở New Mexico, bao gồm hoạt động phòng thí nghiệm, lắp ráp thiết bị, thử nghiệm và hợp tác sâu hơn với hệ sinh thái phòng thí nghiệm quốc gia và công nghệ lượng tử của khu vực.

Sự mở rộng này cũng đặt Photon Queue gần hơn với Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia và Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos, hai tổ chức tham gia vào tính toán tiên tiến, an ninh quốc gia và nghiên cứu lượng tử.

Sự tham gia của Playground Global kết nối công ty với Quỹ Genesis Playground, một sáng kiến 50 triệu đô la tập trung vào các công ty lượng tử và tính toán tiên tiến có mối quan hệ kinh doanh vật chất ở New Mexico.

Đối với Photon Queue, sự kết hợp giữa vốn đầu tư mạo hiểm, hỗ trợ chính phủ và hợp đồng phòng thí nghiệm quốc gia cung cấp một số tuyến đường để thử nghiệm và tinh chỉnh phần cứng của mình trước khi mạng lượng tử đạt được triển khai thương mại rộng rãi hơn.

Xây Dựng Lớp Hỗ Trợ Cho Máy Tính Lượng Tử Tăng Tốc

Ngành công nghiệp lượng tử vẫn chưa thống nhất về một kiến trúc máy tính lượng tử thống trị. Các mạch siêu dẫn, ion bị mắc kẹt, nguyên tử trung tính và hệ thống photon mỗi loại đều có các đặc điểm hiệu suất và thách thức kỹ thuật khác nhau.

Photon Queue do đó đang phát triển công nghệ của mình như một thành phần được phép chứ không đặt cược độc quyền vào một loại bộ xử lý.

Thiết kế linh hoạt về bước sóng của công ty có thể cho phép cùng một phương pháp lưu trữ cơ bản phục vụ nhiều kiến trúc, với điều kiện nó có thể duy trì mất mát thấp và chuyển mạch đáng tin cậy trên các cấu hình quang khác nhau.

Vòng vốn mới này không giải quyết các thách thức kỹ thuật rộng lớn hơn mà máy tính lượng tử phân tán đang phải đối mặt. Thời gian lưu trữ, mất photon, tốc độ chuyển mạch, độ ổn định của hệ thống và chi phí tích hợp sẽ tiếp tục xác định nơi bộ nhớ lượng tử có thể được sử dụng hiệu quả.

Tuy nhiên, Photon Queue cho thấy rằng bộ nhớ lượng tử đang chuyển từ một chủ đề nghiên cứu thực nghiệm sang một loại phần cứng riêng biệt. Khi các nhà phát triển lượng tử bắt đầu kết nối nhiều bộ xử lý hơn và phối hợp số lượng photon lớn hơn, khả năng kiểm soát khi thông tin lượng tử đến có thể trở nên quan trọng không kém việc tạo ra thông tin đó.