Pariul de 1 miliard de dolari pe computere cuantice care procesează lumină

În cursa pentru a construi primele computere cuantice funcționale din lume, o companie și-a asumat o abordare complet diferită față de ceilalți lideri din domeniu. Abordarea convențională presupune creșterea graduală a dimensiunii și puterii acestor dispozitive și testarea pe măsură ce avansează. Dar PsiQuantum, un startup cu sediul în Palo Alto, California, pariază pe o abordare opusă. Compania investește masiv în tehnologii cuantice compatibile cu fabricile de producție de cipuri care există deja. Prin utilizarea acestor facilități, obiectivul lor este de a produce în masă computere cuantice puternice, pe bază de siliciu, încă de la început.

Fondată în 2016, PsiQuantum a făcut senzație în 2021 când a strâns 700 de milioane de dolari pentru a-și urmări obiectivul de a construi computere cuantice utile în decurs de o decadă. În această săptămână, a anunțat o injecție similară din partea guvernului australian, aducând finanțarea totală la aproximativ 1,3 miliarde de dolari. Acest lucru îi plasează printre cele mai bine finanțate startup-uri din istorie.

Excitația profesională ajunge la noi în mare parte din cauza abordării unice a PsiQuantum. Decizia-cheie este alegerea biților cuantici sau qubiților. Alte companii se concentrează pe qubiții superconductori, capcanele de ioni, atomii neutri, punctele cuantice și așa mai departe.

PsiQuantum a optat să folosească fotoni. Avantajul este că fotonii nu interacționează ușor cu mediul înconjurător, astfel încât natura lor cuantică este relativ stabilă. Acest lucru este important pentru calcul.

Paradoxal, această reticență în interacțiune este și principalul dezavantaj a fotoniilor. Este dificil să-i faci să interacționeze unul cu celălalt într-un mod care să proceseze eficient informații.

Dar, diverse grupuri de cercetare au demonstrat viabilitatea calculului cuantic optic și PsiQuantum a fost fondată tocmai de cercetători din acest domeniu de la Imperial College London și University of Bristol.

Calculul cuantic optic funcționează prin crearea de fotoni sau perechi de fotoni, ghidându-i prin canale săpate în siliciu unde pot interacționa și apoi măsurându-le proprietățile cu detectoare specializate.

PsiQuantum intenționează să facă toate acestea cu plăcile de siliciu. Ideea lor îndrăzneață a fost că știm deja cum să facem cipuri de siliciu într-o scară vastă prin producție în masă. Fabricile de producție a cipurilor costă miliarde de dolari, deci există un avantaj semnificativ în a putea utiliza această tehnologie actuală.

Și, prin realizarea de cipuri mai mari și mai dens ambalate, computerele cuantice optice pot scala progresiv viteza de calcul relativ ușor. Spre deosebire de alte proiecte, unde scalarea pare a fi mult mai dificilă.

Toată atenția s-a concentrat pe modul de a face fabricarea cipurilor cuantice optice compatibilă cu modurile de fabricație convenționale.

Aceasta nu este la fel de ușoară cum pare.

Echipa a atins numeroase obiective. „Am modificat un flux de fabricație siliconic pentru a include detectarea de fotoni single performant și generarea de perechi de fotoni,” spun ei. „Din cunoștințele noastre, aceasta este prima realizare a unei platforme tehnologice fotomice integrate capabilă de generare, manipulare și detectare pe chipuri a qubitilor fotomici.”

Dar sunt încă de parcurs pași semnificativi înainte. PsiQuantum trebuie să dezvolte încă o varietate de „tehnologii de următoare generație” pentru a face computația cuantică fotonică la scară largă fezabilă. „Va fi necesar să reducem și mai mult pierderile materialelor și componentelor de nitrid de siliciu, să îmbunătățim performanța filtrului și să creștem eficiența detectorului pentru a reduce pierderile generale de foton și fidelitatea,” spun membrii echipei.

De exemplu, detectoarele de fotoni pe chip, care sunt construite în waveguide-uri, trebuie să poată număra fotoni individuali. Waveguide-urile de fotoni trebuie să aibă pierderi mai mici. Și poate cea mai mare provocare este dezvoltarea de comutatoare optoelectronice de mare viteză care pot reconfigura rapid circuitele optice.

PsiQuantum face aceste comutatoare din titanat de bariu (BTO), un material care trebuie să fie incorporat în procesul de fabricație. „Am dezvoltat un proces patentat pentru creșterea filmelor BTO de înaltă calitate folosind epitaxia cu fascicul molecular, compatibil cu procesele de bază,” spun ei.

Toate acestea par impresionante, dar referințele dezvăluite nu includ o demonstrație a calculului cuantic în sine.

Poate că este prea devreme să ne așteptăm la asta. Să fim cinstiți, calculul cuantic de bază cu fotoni a fost posibil de mult timp cu aceste tipuri de sisteme la o scară mică.

„Singurul nostru scop în dezvoltare este un computer cuantic util și tolerabil la defecte,” spun ei. PsiQuantum au declarat și pe alte canale media că obiectivul lor este de a realiza acest lucru până în 2029.

Desigur, se confruntă cu o concurență puternică din partea altor producători de computere cuantice. Va fi o cursă palpitantă și (cuantică). Iar ceasul ticăie.