Quantum Computing Inc. (QCi), ein Unternehmen in der Entwicklungsphase, entwickelt Quantenmaschinen für Hochleistungsrechenaufgaben auf der Basis proprietärer Photonik-Technologie.
Das Unternehmen ist ein amerikanisches Unternehmen, das nichtlineare Quantenoptik (optische Geräte, deren Ausgabe auf quantenmechanischen Effekten beruht und exponentiell, nicht linear, mit den Eingaben zusammenhängt) nutzt, um Quantenprodukte für Hochleistungsrechenaufgaben bereitzustellen. Die Produkte von QCi sind...
Quantum Computing Inc. (QCi), ein Unternehmen in der Entwicklungsphase, entwickelt Quantenmaschinen für Hochleistungsrechenaufgaben auf der Basis proprietärer Photonik-Technologie.
Das Unternehmen ist ein amerikanisches Unternehmen, das nichtlineare Quantenoptik (optische Geräte, deren Ausgabe auf quantenmechanischen Effekten beruht und exponentiell, nicht linear, mit den Eingaben zusammenhängt) nutzt, um Quantenprodukte für Hochleistungsrechenaufgaben bereitzustellen. Die Produkte von QCi sind darauf ausgelegt, bei Raumtemperatur zu arbeiten und wenig Energie zu verbrauchen. Die Kerntechnologie des Unternehmens ermöglicht die Umsetzung einer Vermarktungsstrategie, die Zugänglichkeit und Erschwinglichkeit als Hauptverkaufsargumente betont.
Die Kerntechnologie von QCi ist die Entropy Quantum Computing (‚EQC‘). EQC ist eine patentrechtlich geschützte Methodik, die die Umgebung nutzt, um kontrollierten Energieverlust in einer photonischen Architektur zu erzeugen. Durch die Verwendung von quantenmechanischen Messungen einzelner Photonen als Rückkopplungsquelle wird der Energieverlust des Systems auf einen ‚Grundzustandslösung‘ getrieben, bei dem zusätzliche Berechnungsdurchläufe die Ausgabe nicht mehr verändern. Die Grundzustandslösung ist das optimierte Ergebnis (die Antwort auf das gestellte Problem). Diese Methodik ermöglicht einen sehr geringen Energieverbrauch und den Betrieb bei Raumtemperatur. Außerdem treibt EQC aufgrund der Art des Mess- und Rückkopplungsprozesses nichtlineare Quanteninteraktionen für die Lösung von ‚dichten, vollständig verbundenen‘ Problemen an. Das Unternehmen geht davon aus, dass seine Kerntechnologien es ermöglichen werden, mehrere Generationen von Quantenmaschinen mit zunehmender Rechenleistung, Kapazität und Geschwindigkeit sowie letztendlich die Hardware-Miniaturisierung zur Herstellung optischer integrierter Schaltkreise anstelle der derzeit verwendeten diskreten Komponenten zu entwickeln und herzustellen. Das Unternehmen erwartet, dass diese Systeme Leistungsvorteile gegenüber klassischen Rechenmaschinen bieten, mit dem langfristigen Ziel, komplexe Probleme effektiver und effizienter mit größerer Skalierbarkeit und geringerem Energieverbrauch zu lösen.
Neben der photonischen Rechenplattform des Unternehmens hat das Unternehmen die Kerntechnologie von QCi genutzt, um leistungsstarke Quantensensorik-Anwendungsfälle in LIDAR (Light Detection and Ranging), Reservoir Computing (eine Form eines neuronalen Netzwerks, das in Anwendungen des maschinellen Lernens verwendet werden kann) und Quantum Cyber Authentication (eine Methode für hochsichere Kommunikation innerhalb eines Netzwerks) zu demonstrieren. Einige dieser wichtigen Technologien befinden sich bereits in einem frühen Stadium der Kommerzialisierung.
Der langfristige Produktentwicklungsplan des Unternehmens besteht darin, Produktentwürfe auf Basis diskreter Komponenten auf einen Satz optischer integrierter Schaltkreise zu migrieren, die auf Wafern aus einem kristallinen Material namens Lithiumniobat (‚Thin Film Lithium Niobate‘ oder ‚TFLN‘) aufgebaut sind. TFLN ist ein ausgezeichnetes Material für das Design und die Implementierung optischer integrierter Schaltkreise, die für die Quantenrechen- und Sensorsysteme des Unternehmens geeignet sind, da es kristallbasiert ist und daher optische Wellenleiter direkt in das Material geätzt werden können. QCi verfügt über umfangreiche Erfahrung im Bereich TFLN-Design und Chipfertigung sowie über geistiges Eigentum und hat die initiale Produktion mehrerer Spezialgeräte wie elektrooptische Modulatoren (‚EOMs‘) abgeschlossen. Das Unternehmen hat mit dem Aufbau einer TFLN-Chip-Fertigungsanlage in einem angemieteten Raum im Research Park der Arizona State University in Tempe, Arizona, begonnen. Das Unternehmen geht davon aus, dass dies die erste dedizierte optische integrierte Schaltkreisfertigungsanlage des Landes sein könnte, die TFLN-Wafer verwendet, um Quanteneffekte zu erzielen. Der Plan des Unternehmens für die Anlage besteht darin, eine Reihe von kundenspezifischen Lithiumniobat-Chips für den Einsatz in den eigenen Produktlinien des Unternehmens sowie Chips für den Verkauf auf dem kommerziellen Markt herzustellen. Das Unternehmen plant, diese Initiative durch die Beantragung von Mitteln für spezifische Verwendungszwecke sowohl im Rahmen des Titel-17-Programms zur Finanzierung sauberer Energie, das vom Loan Programs Office des US-Energieministeriums verwaltet wird, als auch im Rahmen des Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act von 2022 (das ‚CHIPS Act‘) zu unterstützen.
Strategie
Die Strategie von QCi besteht darin, eine Reihe von zugänglichen und erschwinglichen Quantenmaschinen für kommerzielle und Regierungsmärkte bereitzustellen. Die proprietäre Technologie des Unternehmens ist zentral für die Strategie des Unternehmens, da sie es dem Unternehmen ermöglicht, die Vorteile von Größe, Gewicht, Leistung und Kosten (gegenüber konkurrierenden kryogenen Produkten) zu nutzen, um die Marktdurchdringung und den Absatzvolumen voranzutreiben.
Neben dem cloudbasierten Zugriff auf die Quantencomputer des Unternehmens bietet das Unternehmen die Installation seines EQC-Produkts vor Ort an, das in Rackmontagebauweise ausgeführt ist und mit der Standard-Serverraum-Infrastruktur kompatibel ist, ohne spezielle Kühlung, Abschirmung oder spezielle Stromversorgung zu benötigen. Die kleine Rackmontagegröße und der geringe Energieverbrauch von EQC bieten einen erheblichen Wettbewerbsvorteil im Vergleich zu den von Mitbewerbern angebotenen supraleitenden, kryogenen Quantensystemen, die ebenfalls zur Lösung von Optimierungsproblemen konzipiert sind.
Produkte und Produkte in Entwicklung
Das Unternehmen ist aufgrund seiner Kernkompetenz in der integrierten Photonik gut positioniert, was QCi ermöglicht, heute eine Reihe von Quantenmaschinen und -lösungen auf dem Markt anzubieten, mit einem robusten Technologiefahrplan für die Zukunft. Die Fusion mit QPhoton hat das Technologieportfolio des Unternehmens erweitert und ermöglicht es dem Unternehmen, eine Gruppe von eng verwandten Produkten zu EQC zu entwickeln, die auf der gemeinsamen Kernphotonentechnologie des Unternehmens basieren.
TFLN-Optische Chips
TFLN-optische integrierte Schaltkreise (‚TFLN Optical Chips‘) werden letztendlich die größten Skalierbarkeits- und Leistungsvorteile für die Verarbeitung von Quanteninformationen, Sensoren und Bildgebung bieten. Das Unternehmen entwickelt proprietäre Chip-Designs und richtet eine dedizierte Chip-Fertigungsanlage ein, um TFLN-Optical Chips für die Verarbeitung von Quanteninformationen und andere Anwendungen zur Detektion und Erfassung einzelner Photonen zu entwickeln und herzustellen.
Quantenrechnen
Entropy Quantum Computer
Der Kern des Hardware-Angebots von QCi ist das EQC, das das Prinzip offener Quantensysteme nutzt, was bedeutet, dass das EQC nicht isoliert von der Außenwelt funktionieren muss. Das EQC unterscheidet sich von den häufigeren Gate-Modell-Architekturen, indem es die Entropie in der Umgebung als nützliche Energiequelle anstelle einer Rauschquelle nutzt. Als Ergebnis kann das EQC in normalen Serverraumumgebungen mit einem hohen Maß an Stabilität betrieben werden. Das EQC funktioniert, indem es ein Problem in ein photonisches Signal codiert und dann den Energieverlust im System sorgfältig moduliert, bis das System den Grundzustand (oder die optimale Konfiguration) erreicht. Die nichtlineare Kopplung einer optischen Rückkopplungsschleife im System ermöglicht eine vollständige Konnektivität zwischen allen Variablen eines komplexen Problems.
QCi hat im ersten Quartal 2024 ein neues EQC-Gerät (Dirac-3) eingeführt und plant, in den kommenden Monaten und Jahren eine Reihe weiterer EQC-Produkte zu veröffentlichen. Diese geplante Weiterentwicklung der Technologie und Produktverbesserungen wird die Verbesserung der Größe und Kapazität der EQC-Maschinen sowie Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Leistungsqualität umfassen. Das EQC ist sowohl als cloudbasierter Abonnementdienst, ähnlich wie andere Quantenmaschinen, als auch als kostengünstige Vor-Ort-Lösung verfügbar.
Qatalyst
Die Entwicklung von QCi in Richtung Hardware-Quantenrechnen wurde durch die vorherige Schaffung seiner Qatalyst-Software ermöglicht. Die Qatalyst-Entwicklungsplattform war die Antwort von QCi auf den aktuellen Ansatz der Branche für die Entwicklung von Quantensoftware, der auf hochqualifizierte Wissenschaftler setzt, die mit Softwareentwicklungskits (‚SDKs‘) auf Schaltungsebene arbeiten, anstatt auf einer Hochsprache, die tiefgreifende Quantenexpertise erfordert, um Quanten-Workflows zu erstellen. Qatalyst ist kein Werkzeugkasten, sondern eine vollständige Plattform. Qatalyst ermöglicht Entwicklern, quantenfähige Anwendungen auf herkömmlichen Computern sowie auf mehreren Quantencomputern zu erstellen und auszuführen. Benutzer können dieselben Qatalyst-APIs (Application Programming Interfaces) auf herkömmlichen Computern aufrufen, um Optimierungsleistungsvorteile mit der cloudbasierten Lösung des Unternehmens zu erzielen. Das Unternehmen hat Qatalyst ursprünglich entwickelt, um den Zugang zu mehreren Quantenverarbeitungseinheiten zu erleichtern, einschließlich Rigetti, Oxford Quantum Circuits, IonQ, QuEra und Xanadu über den cloudbasierten Braket-Dienst von Amazon Web Services (‚AWS‘). Qatalyst ist nun die Schnittstelle zu den eigenen EQC-Systemen von QCi.
Quantenintelligenz (Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen)
Reservoir Computer
Im Juni 2023 eingeführt, ist das erste Reservoir-Computing-Produkt des Unternehmens ein Edge-Gerät, das auf FPGA basiert und für Anwendungen mit wiederkehrenden neuronalen Netzwerken optimiert ist. ‚Compute at the edge‘ bedeutet, Daten lokal (am Gerät) zu verarbeiten, zu messen und zu analysieren, anstatt über ein Netzwerk zu senden, wo die Daten über das Internet oder über einen Cloud-Dienst gesendet werden müssen. Der Reservoir-Computer (‚RC‘) von QCi ist eine eigenständige Box, die in einen lokalen Computer oder Server eingesteckt werden kann, ohne eine Verbindung über das Internet herstellen zu müssen. Die Vorteile des RC-Hardware-Systems gegenüber den traditionelleren Softwareansätzen für Reservoir-Computing umfassen deutlich schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten, 80% - 95% weniger Energieverbrauch, Portabilität (Größe einer Powerbank), Erschwinglichkeit und eine deutlich kürzere Schulungszeit. Der RC bietet überlegene Leistung bei zeitabhängigen Aufgaben wie chaotischer Zeitreihenvorhersage, Vorhersage von unstrukturierten Finanzmodellen, natürlicher Sprachverarbeitung und Wettervorhersage. Durch die Bereitstellung an einem ‚Compute at the edge‘-Gerät, das den Vorteil bietet, Datenanalyse am Erfassungspunkt der Daten durchzuführen, wird die Latenz reduziert und die Abhängigkeit von Netzwerkverbindungen verringert, wodurch eine Echtzeitverarbeitung der Daten ermöglicht wird. Bisher war der Markt für Reservoir-Computing aufgrund der Kosten und technischen Implementierungskomplexitäten begrenzt, die der RC adressieren soll. Das Unternehmen geht davon aus, dass zukünftige Generationen des RC eine höhere Leistungsgeschwindigkeit und Skalierbarkeit einführen werden. Dies wird es dem RC ermöglichen, an der Schulung großer Sprachmodelle und anderen Anwendungen teilzunehmen. Obwohl technologische Herausforderungen bei der Skalierung dieser Technologie bestehen bleiben, ist dies einer der Schwerpunktbereiche von QCi, um einen signifikanten Anteil am Markt für künstliche Intelligenz / maschinelles Lernen zu gewinnen.
Fernerkundung
LiDAR-Anwendungen
Das Quantum LiDAR von QCi nutzt patentierte Methoden, die die selektive Verwendung von quantenraumzeitlichen Modi nutzen, um das Signal-Rausch-Verhältnis schwacher Informationssignale in einem starken Hintergrundrauschen zu maximieren. Dieser technologische Fortschritt ermöglicht es QCi-Systemen, durch dichten Nebel zu sehen und Bildtreue über große Entfernungen mit sehr hoher Auflösung in schwierigen Umgebungen wie Schnee, Eis und Wasser zu bieten. Die praktischen Vorteile bei Nutzlast und Signal-Rausch-Verstärkung können dazu genutzt werden, LiDAR-Systeme zu produzieren, die in der Lage sind, mit verbesserter Auflösung und Entfernungen von Flugzeugen, Drohnen und sogar Satelliten aus zu messen.
Quantenphotonischer Vibrometer
Im Juli 2023 eingeführt, ist das Photonic Vibrometer von QCi ein proprietäres, leistungsstarkes Instrument für die Fernerkennung, -sensierung und -inspektion von Vibrationen. Dieses Gerät bietet signifikante Fortschritte in Empfindlichkeit, Geschwindigkeit und Auflösung und ist in der Lage, erstmals stark verdeckte und nicht sichtbare Objekte zu unterscheiden. Das erste Gerät der Serie misst die Vibrationsfrequenz eines entfernten Ziels, indem es die Rückkehr von Photonen direkt erfasst, deren Wellenfunktionen dynamisch moduliert werden, wenn sie vom Ziel reflektiert werden. Durch das Zählen von Photonen mit einer Megahertz-Rate können wichtige Eigenschaften wie Materialzusammensetzung und mechanische Integrität innerhalb von Sekunden und je nach Erfassungsentfernung mit optischer Leistung im Bereich von Mikrowatt bis Milliwatt bestimmt werden. Bei einer Augensicheren Wellenlänge kann das System die Vibrationspektren fester oder flüssiger Ziele mit einer Vibrationsamplitude von bis zu 100 Nanometern genau charakterisieren. Das System kann auch durch undurchsichtige Medien oder um Ecken herum, wo keine direkte Sichtlinie besteht, fernerkunden, was auf neue Fähigkeiten in der Fernerkundung, Spracherkennung und ex vivo Diagnostik hinweist.
Das Unternehmen erwartet, dass nachfolgende Versionen des photonenischen Vibrometers, die derzeit entwickelt werden, deutlich größere Entfernungen erreichen, den Geräte-Fußabdruck und das Gewicht minimieren und die Datenerfassung in zunehmend herausfordernden Umgebungsbedingungen optimieren werden (z. B. unterirdisch, unter Wasser und in großen Höhen an Drohnen, Flugzeugen oder weltraumbasierten Plattformen angebracht).
Bildgebung
Optische Bildgebung
Durch die Fähigkeit, einzelne Photonen zu zählen, ein Schlüssel für das EQC, und ihre zugehörigen Wellenfunktionen präzise zu filtern, kann das Unternehmen optische Bildgebung durch ansonsten undurchsichtige und dichte Materialien erhalten. Die Quantenbildgebung hat das Potenzial, eine leistungsstarke Ergänzung zu modernen rekonstruierten computertomographischen (CT-Scan) Bildgebungstechniken zu sein, bei denen Gewebeschäden durch hochenergetische Strahlung vermieden werden müssen. Das Unternehmen hat ein Prototyp-Quantenbildgebungssystem gebaut und testet es.
Cybersicherheit
Quantennetzwerke und Quantenauthentifizierung
QCi hat ein System entwickelt, um eine der Hauptprobleme in der Cybersicherheit zu lösen, die Authentifizierung von Benutzern in einem Netzwerk, die durch die Verteilung von ‚privaten Schlüsseln‘ durch eine vertrauenswürdige dritte Partei erleichtert wird. Dieser Ansatz ist von Natur aus unsicher, da Schlüssel gebündelt und zusammen mit den verschlüsselten Daten übertragen werden, was sie anfällig für spätere Entschlüsselung macht. QCi hat eine Quantenauthentifizierungstechnologie und -methodik entwickelt, die auf einer Kombination aus einem leistungsstark
Das Analystenkursziel zeigt auf einen Blick die Mindest-, Höchst- und Durchschnittserwartung der Analysten.
