Informática.
Una nueva metasuperficie crea una fuente de luz cuántica escalable
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Resolviendo la luz cuántica
La computación cuántica encierra muchas promesas: desde resolver cálculos que de otro modo serían imposibles de realizar, e incluso potencialmente romper todas las formas de cifrado existentes en el camino, hasta crear computadoras ultraeficientes desde el punto de vista del consumo de energía.
Si las computadoras cuánticas se volvieran lo suficientemente potentes, podrían revolucionar completamente la medicina a través del cálculo instantáneo de la configuración 3D de proteínas, las ciencias de los materiales, el modelado climático o incluso entrenamiento de IA.
Lo más probable es que la comunicación entre chips cuánticos y ordenadores cuánticos se realice mediante el uso de la partícula elemental de la luz: los fotones.
Más precisamente, fotones entrelazados, donde interactúan entre sí mediante efectos cuánticos, incluso cuando están separados. Sobre todo porque ahora se ha demostrado que... Podemos utilizar fibras ópticas normales para transmitir datos cuánticos a lo largo de al menos decenas de kilómetros..
Sin embargo, producir fotones entrelazados ha sido un enorme desafío y obstaculiza la posibilidad de ampliar las computadoras cuánticas a un tamaño, confiabilidad y nivel de costo en que sean útiles.
Se están desarrollando soluciones alternativas, por ejemplo, La producción de fotones individuales a partir de una fuente de fotones imperfecta, mediante óptica no lineal y teletransportación de fotones individuales.. Impulsando Eficiencia de las fuentes de luz que utilizan erbio es otra opción potencial.
Pero, en última instancia, muchas de estas soluciones podrían ser demasiado complejas para resolver el problema, por lo que un metamaterial recientemente desarrollado podría cambiar el futuro de las computadoras cuánticas. Este componente a nanoescala, capaz de transferir a la luz información cuántica escalable y de baja decoherencia, fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Harvard y publicado en la prestigiosa revista Science.1 bajo el título "Gráficos cuánticos de metasuperficie para la interferencia generalizada de Hong-Ou-Mandel.
Fuentes de luz cuántica
Para transferir datos entre los subcomponentes de una computadora cuántica y entre diferentes computadoras cuánticas, es necesario preservar los datos cuánticos. Esto se logra normalmente mediante la creación de partículas entrelazadas, especialmente fotones.
Estas partículas entrelazadas replicarán el estado de las demás, incluso cuando estén separadas por grandes distancias.
Hasta ahora, los investigadores de la computación cuántica han utilizado principalmente métodos tradicionales para generar fotones entrelazados. Esto se hace pasando los fotones a través de guías de ondas en microchips extendidos o mediante dispositivos voluminosos compuestos por lentes, espejos y divisores de haz.
El problema es que estos sistemas son demasiado grandes, complejos y difíciles de producir en cantidades suficientes para que el método pueda escalar hasta los números requeridos por una red cuántica.
Otro problema es la decoherencia. La complejidad matemática aumenta a medida que aumenta el número de fotones y, por lo tanto, el de cúbits.
Cada fotón adicional introduce muchas nuevas vías de interferencia, lo que en una configuración convencional requeriría un número rápidamente creciente de divisores de haz y puertos de salida.
Metasuperficie cuántica
Metamateriales
Los metamateriales modifican la estructura de un material determinado, otorgándole características diferentes a las propiedades de los materiales base del que está hecho.
Esto se logra más a menudo mediante la creación de patrones repetitivos de forma, geometría, tamaño, orientación, etc. precisos, todo a escala nanométrica.
La creación controlada de microestructuras regulares puede mejorar el rendimiento de un material en comparación con su componente base. Esto puede verse afectado por diversas propiedades, como las electromagnéticas, acústicas, de resistencia estructural y térmicas, entre otras.
Fuente: Ciencias:
Esto es lo que han creado los investigadores de Harvard, con un nuevo tipo de metasuperficies, dispositivos planos grabados con patrones de manipulación de luz a escala nanométrica.
“Estamos introduciendo una ventaja tecnológica importante a la hora de resolver el problema de escalabilidad.
“Ahora podemos miniaturizar una configuración óptica completa en una única metasuperficie que es muy estable y robusta”.
Cómo la metasuperficie permite la luz cuántica escalable
La complejidad matemática de los numerosos fotones necesarios para los cálculos cuánticos complejos puede abordarse mediante una rama de las matemáticas llamada teoría de grafos. En pocas palabras, utiliza puntos y líneas para representar conexiones y relaciones.
Fuente: Ciencias:
Si bien la teoría de grafos se utiliza en ciertos tipos de computación cuántica y corrección de errores cuánticos, todavía no se ha utilizado en el contexto de las metasuperficies, especialmente en su diseño y funcionamiento.
La teoría de grafos permitió a los investigadores determinar visualmente cómo los fotones interfieren entre sí y predecir sus efectos en experimentos.
Nuevo dispositivo de entrelazamiento de fotones
Utilizando la teoría de grafos y técnicas de fabricación de semiconductores comerciales, los investigadores crearon “interferómetros multipuerto compactos”.
Utilizaron la teoría de grafos para codificar tanto el diseño físico como las correlaciones cuánticas que produce en la nanoestructura de los interferómetros.
También ofrece una nueva perspectiva sobre la comprensión, el diseño y la aplicación de las metasuperficies, especialmente para la generación y el control de la luz cuántica. Con el enfoque gráfico, en cierto modo, el diseño de metasuperficies y el estado cuántico óptico se convierten en dos caras de la misma moneda.
Luego probaron su rendimiento, utilizando detectores de nanocables superconductores para medir el comportamiento de los fotones.
Se demostró que este enfoque ofrece muchas ventajas:
- El diseño no requiere alineaciones intrincadas, lo que hace que la fabricación y la configuración sean mucho más fáciles.
- Es muy resistente a las perturbaciones, con bajas pérdidas ópticas.
- Es fácil de fabricar, lo que lo hace más escalable y más rentable.
Este trabajo se centró principalmente en las posibles aplicaciones en la computación cuántica.
Sin embargo, también podría ser útil para la detección cuántica u ofrecer capacidades de “laboratorio en un chip” para la investigación científica fundamental.
“Estoy entusiasmado con este enfoque, porque podría escalar eficientemente las computadoras y redes cuánticas ópticas, lo que durante mucho tiempo ha sido su mayor desafío en comparación con otras plataformas como los superconductores o los átomos”.
Invertir en computación cuántica
Honeywell / Quantinuum
(HON )
Quantinuum es el resultado de la fusión de Honeywell Quantum Solutions y Cambridge Quantum.
Honeywell sigue siendo el accionista mayoritario de la empresa (probablemente el 52% de la propiedad) después de una ronda de recaudación de fondos valorada en 5 mil millones de dólaresSe informa que el fundador, Ilyas Khan, posee aproximadamente el 20% de la compañía. Otros accionistas incluyen a JSR Corporation, Mitsui, Amgen, IBM y JP Morgan.
Una posible IPO de Quantinuum en el futuro, posiblemente como parte de una reestructuración corporativa más amplia, Se estima que vale hasta 20 mil millones de dólares. y Podría ocurrir entre 2026 y 2027.
La computación cuántica no es la parte central del negocio de Honeywell; se centra más en productos del sector aeroespacial, la automatización y los materiales y productos químicos especiales.
Sin embargo, cada uno de estos dominios podría beneficiarse de la computación cuántica, especialmente química computacional y ciberseguridad cuántica, lo que potencialmente le daría a Honeywell una ventaja frente a sus competidores.
El modelo principal de la compañía por ahora es el H2, un chip de 56 qubits con iones atrapados y una fidelidad de puerta de dos qubits del 99.895%.
Las próximas tres generaciones, que llegarán a tener más de 3 qubits, ya están planificadas, y los próximos lanzamientos están previstos para 1000, 2025 y 2027.
Fuente: cuántico
La última versión, bautizada como Apollo, sería el gran avance que permitiría realizar innumerables aplicaciones comerciales con la computación cuántica.
| Generation | Año de lanzamiento | Recuento de cúbits | Características principales |
|---|---|---|---|
| H1 | 2021 | 12-20 | Banco de pruebas inicial de iones atrapados |
| H2 | 2024 | 56 | Alta fidelidad; conectividad de todo a todo |
| H3 | 2025 | 100+ | Fotónica integrada habilitada |
| Apollo | 2029 | 1000+ | Sistema cuántico totalmente tolerante a fallos |
En conclusión, gracias a una combinación de avances en la preparación del hardware y la QEC, tendremos una línea de visión directa hacia Apolo para finales de la década, una máquina con ventajas cuánticas y totalmente tolerante a fallos. Este será un punto de inflexión comercial: marcará el comienzo de una era de descubrimientos científicos en física, materiales, química y más.
La empresa ha buscado una computación de alta calidad con muy pocos errores, en lugar de agregar tantos qubits propensos a fallos como sea posible, creando la llamada "computación cuántica tolerante a fallos".
La empresa denomina este enfoque “Mejores qubits, mejores resultados”, y con una cantidad similar de qubits se logran resultados entre 100 y 1,000 veces más fiables.
Fuente: cuántico
Esto podría marcar una diferencia notable en la criptografía resistente a los avances cuánticos, que se necesita con urgencia, según la empresa de defensa Thales (HO.PA -0.96%) Ya colaboramos con Quantinuum al igual que los bancos internacionales HSBC y JP Morgan.
Quantinuum también ofrece su propia química computacional cuántica. En Quanto, utilizable para productos farmacéuticos, ciencias de los materiales, productos químicos, energía y aplicaciones aeroespaciales.
Al igual que muchas otras empresas de computación cuántica, Quantinuum ofrece Helios, un “hardware como servicio”, permitiendo a los usuarios beneficiarse de la computación cuántica sin tener que lidiar con la complejidad de operar el sistema por sí mismos.
Quantinuum firmó en noviembre de 2024 un acuerdo de colaboración con la alemana Infineon, el mayor fabricante de semiconductores de Europa. Infineon aportará su tecnología de fotónica integrada y electrónica de control para ayudar a crear la próxima generación de ordenadores cuánticos de iones atrapados.
A medida que la fotónica integrada se acerca a casos de uso práctico, queda clara la importancia que esta colaboración podría tener para el futuro de Quantinuum. En este momento, parece que el siguiente paso de la compañía será lanzar el primer chip fotónico-cuántico del mundo centrado en IA.
En los próximos meses, Quantinuum compartirá los resultados de las colaboraciones en curso, mostrando el potencial innovador de los avances impulsados por la cuántica en IA generativa.
La innovadora capacidad Gen QAI mejorará y acelerará el uso de estructuras orgánicas metálicas para la administración de medicamentos, allanando el camino para opciones de tratamiento más eficientes y personalizadas, cuyos detalles se revelarán en el lanzamiento de Helios.
Quantinuum anuncia un avance en IA cuántica generativa con un enorme potencial comercial
El anuncio de esta publicación es parte de una serie de noticias relacionadas con el rápido progreso de la conexión IA-computación cuántica realizada en Quantinuum.
Más casos de uso continuo podrían aumentar fuertemente el valor futuro de la empresa y, por lo tanto, la participación de Honeywell en ella y las posibles ganancias que los inversores podrían obtener de ella.
(También puedes leer Nuestro informe completo sobre el negocio principal de Honeywell en sensores, piezas aeroespaciales y materiales avanzados, además de su participación en Quantinuum)
Últimas noticias y desarrollos de acciones de Honeywell (HON)
Estudio referenciado
1. Kerolos MA Yousef, Marco D'Alessandro, Matthew Yeh, Neil Sinclair, Marko Loncar y Federico Capasso. Gráficos cuánticos de metasuperficie para la interferencia generalizada de Hong-Ou-Mandel. Ciencia. 24 Jul 2025. Vol 389, Número 6758 pp. 416-422. DOI: 10.1126/ciencia.adw8404
