Cuéntenos sobre Quantopticon y los problemas que espera resolver para la comunidad cuántica.
Mirella Koleva, directora ejecutiva: Como físicos cuánticos, científicos de materiales e ingenieros, estamos trabajando juntos para construir los llamados dispositivos "quantum 2.0" que explotan las propiedades de superposición y entrelazamiento. Pero necesitamos comprender los procesos físicos fundamentales que ocurren dentro de estos dispositivos antes de que podamos diseñarlos mejor, por lo que en Quantopticon estamos desarrollando un software de simulación que predice con precisión las interacciones luz-materia en el ámbito cuántico. Nuestro software pretende ser una plataforma para diseñar y optimizar dispositivos, redes y componentes fotónicos cuánticos de estado sólido.
¿Cómo surgió la idea de crear la empresa?
Gaby Slavcheva, directora científica: Habiendo trabajado en óptica de semiconductores cuánticos y no lineales durante muchos años, conocía los métodos para modelar y simular láseres. Sin embargo, los láseres son dispositivos clásicos en términos de las estadísticas de radiación que emiten, y en los últimos años hemos sido testigos de un gran progreso hacia la realización física del paradigma de computación cuántica de Richard Feynman basado en propiedades cuánticas frágiles como la coherencia cuántica, la superposición y el entrelazamiento. Los esfuerzos de investigación global ahora se centran en desarrollar estas tecnologías de próxima generación y, en última instancia, una computadora cuántica universal.
La modalidad de computación cuántica fotónica tiene grandes ventajas en términos de escalabilidad y velocidad en comparación con otras arquitecturas de computación cuántica. Pero la teoría y el modelado de estos efectos de tipo cuántico 2.0 están en pañales y se necesitan herramientas informáticas avanzadas para predecir el rendimiento de los dispositivos basados en plataformas fotónicas. Así que Mirella y yo decidimos fundar Quantopticon para abordar esta creciente necesidad y la falta de tales herramientas de modelado para la fotónica cuántica en particular. Nuestro objetivo es acelerar la llegada de los innovadores dispositivos cuánticos 2.0 y facilitar su adopción generalizada.
¿Cuál fue el catalizador que te hizo decir: "Bien, vamos a iniciar una empresa juntos?"
MK: Creo que ha habido una acumulación natural de la preparación de las tecnologías cuánticas en los últimos cinco años. Cuando comenzamos la empresa en 2017, anticipábamos este progreso y pensamos: "Este es el momento en el que realmente necesitamos saltar e involucrarnos para subirnos a esta ola". Así que elegimos el momento adecuado.
Tenemos planes muy ambiciosos para desarrollar nuestro paquete de software para que realmente podamos marcar la diferencia en los diversos subsectores de la industria de la tecnología cuántica.
Parte de montar la ola, por supuesto, es conseguir financiación. ¿Cómo hiciste eso?
MK: En los primeros días, solicitamos financiamiento de Innovate UK, la agencia de innovación del Reino Unido, que proporciona subvenciones para empresas innovadoras como la nuestra. Nos asociamos con experimentadores líderes mundiales en optoelectrónica cuántica de la Universidad de Oxford y expertos en nitruro de galio de la Universidad de Cambridge y escribimos juntos una propuesta de proyecto. La idea era utilizar puntos cuánticos de nitruro de indio y galio incrustados en cavidades de micropilares de nitruro de galio como banco de pruebas para nuestro software. La financiación que obtuvimos de Innovate UK también nos ayudó a desarrollar una interfaz gráfica de usuario para nuestro software y a acelerar el código subyacente.
El mayor obstáculo de financiación para nosotros, de hecho, el obstáculo más difícil que hemos tenido que superar, fue tratar de obtener financiación de seguimiento después de que finalizó el proyecto Innovate UK. Tuvimos una brecha de financiamiento durante la crisis de la pandemia de COVID y fue un momento realmente difícil. Durante casi tres años, solicitamos repetidamente Innovate UK y otras agencias de financiación del gobierno del Reino Unido, hasta el punto de que pasamos la mayor parte de nuestro tiempo escribiendo propuestas de subvenciones en lugar de desarrollar la empresa. Pero estas propuestas de subvención finalmente no fueron elegidas para su financiación. Ese fue un punto realmente bajo. Nos desanimamos tanto que empezamos a buscar financiación en el exterior.
Después de algunos sacrificios, agallas y pura determinación, la Agencia Espacial Europea vino a rescatarnos encargándonos el diseño de componentes para el primer satélite de cifrado cuántico europeo. Aproximadamente al mismo tiempo, obtuvimos una cantidad significativa de dinero de Duality, un programa acelerador de empresas emergentes con sede en la Universidad de Chicago en los EE. UU. que se enfoca en empresas basadas en tecnologías cuánticas. Fuimos la única empresa no estadounidense que fue aceptada en el programa y mudarnos a Chicago era parte de los requisitos, por lo que me quedaré en los EE. UU. hasta al menos agosto de 2022. Finalmente, en enero recibimos una pequeña suma adicional de el SPIE en su competencia Startup Challenge en Photonics West. Es un poco irónico y un poco triste que estemos recibiendo tanto reconocimiento del resto del mundo, pero no de nuestro país de origen. Esperamos que esto cambie.
¿Cómo te ha ayudado la dualidad?
MK: Ha brindado una gran cantidad de apoyo, tutoría y cursos, así como oportunidades para exhibirnos en eventos y cumbres de alto perfil. Ha sido increíblemente gratificante ser parte tanto de Duality como del otro programa acelerador de empresas emergentes en el que estamos, que tiene su sede en la Universidad de Toronto, Canadá, y se llama Creative Destruction Lab. Los dos programas tienen formas completamente diferentes de apoyar empresas y se complementan bien. Somos muy afortunados de estar en ambos al mismo tiempo.
¿Cuáles cree que son los principales desafíos para el campo de la tecnología cuántica en su conjunto?
GS: El principal desafío técnico es, sin duda, la realización física de una computadora cuántica universal. Una computadora cuántica fotónica útil que pueda demostrar una ventaja cuántica sobre la computación clásica necesita al menos un millón de qubits interconectados para proporcionar una sobrecarga para la corrección de errores cuánticos. Estas arquitecturas a gran escala requieren operaciones e interconexiones ultrarrápidas, de ahí la demanda de la industria para desarrollar componentes cuánticos de alta velocidad y alta fidelidad, como fuentes de luz cuánticas.
Desarrollar el tipo de arquitectura rápida y escalable necesaria para garantizar el entrelazamiento de una gran cantidad de qubits con una decoherencia mínima y una corrección de errores optimizada es una tarea formidable que actualmente está siendo atacada desde muchos ángulos y en diferentes plataformas informáticas. Creemos que mediante la creación de modelos físicos confiables de fenómenos cuánticos y herramientas de diseño computarizadas para la fonética cuántica integrada en un chip, podemos ayudar a desarrollar componentes individuales de alto rendimiento. Luego, estos componentes deben entrelazarse, y el modelado computacional también puede ayudar aquí, de manera similar a la forma en que las herramientas de automatización de diseño electrónico se usan hoy en día como algo habitual en el diseño de circuitos electrónicos.
MK: Por el lado comercial, el principal desafío en el campo es que la industria cuántica aún está emergiendo y no está claro cómo crecerá en el futuro y cómo se desarrollará. Incluso los mayores expertos no están seguros de lo que sucederá a continuación. Por lo tanto, es muy desafiante para un nuevo empresario como yo, que no tiene mucha experiencia en esta área, planificar y, especialmente, hacer planes a largo plazo sobre cómo se desarrollará nuestra empresa en los próximos años. Somos conscientes de que tenemos que ser muy ágiles para responder con rapidez y aprovechar las oportunidades cuando se presentan y estar atentos a las novedades.
¿En qué estás trabajando ahora y qué planeas hacer en los próximos meses?
GS: Actualmente, estamos trabajando en el diseño, el modelado y la optimización de fuentes de fotones individuales basadas en puntos cuánticos de semiconductores incrustadas en cavidades ópticas. Nuestro objetivo es explotar la electrodinámica cuántica de cavidades y los fenómenos coherentes para producir fuentes de fotones individuales de alta calidad. También esperamos describir una gama más amplia de sistemas cuánticos, como giros en silicio, defectos en materiales 2D o centros de vacantes de nitrógeno en nanodiamantes incrustados en estructuras fotónicas. Estamos interesados en geometrías de guías de ondas con acopladores, placas, rotores, interferómetros Mach-Zehnder y diferentes tipos de cavidades ópticas como cristales fotónicos, microrresonadores y otros.
Pero nuestros planes a largo plazo son abordar el problema de generar estados entrelazados de múltiples fotones, que son necesarios para realizar una computadora cuántica. Queremos optimizar estas fuentes entrelazadas de múltiples fotones desde el punto de vista de la geometría y las propiedades del sistema cuántico.
Hay muchas formas diferentes de hacer qubits, y acabas de mencionar muchas de ellas. Supongo que ser qubit neutral debe ser una de las ventajas de ser una empresa de software cuántico en lugar de una empresa de hardware.
GS: Sí, pero nos estamos centrando en la plataforma de computación cuántica fotónica porque creemos firmemente que el futuro de la computación cuántica se encuentra en la fotónica cuántica integrada en un chip. Esta es la forma en que podemos producir arquitecturas escalables; es una forma natural y ya ha funcionado en la electrónica, por lo que debemos tener eso en cuenta. Es mucho más probable que logremos una integración a gran escala utilizando tecnologías semiconductoras maduras.
MK: Nuestro software también es aplicable a átomos neutros, por lo que empresas como ColdQuanta, que construyen computadoras cuánticas a partir de átomos neutros, también nos interesan, y tenemos planes muy ambiciosos para desarrollar nuestro paquete de software de modo que realmente podamos marcar la diferencia en los diversos subsectores de la industria de la tecnología cuántica. Pero eso está más avanzado en nuestra hoja de ruta, y Gaby tiene razón en que nos estamos enfocando en la modalidad fotónica para la implementación física de qubits, porque hasta ahora no está bien abordado. Estamos tratando de rectificar eso y asegurarnos de que realmente podamos desarrollar esos sistemas correctamente y abordar las necesidades de nuestros clientes de manera adecuada para que estén satisfechos con el servicio que reciben de nosotros.
Mirella Koleva es el director ejecutivo y Gaby Eslava es el director científico de Quantopticon.
El puesto Montar la ola en la fotónica cuántica apareció por primera vez en Mundo de la física.
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