הנדסת מדריך קוונטי 2025: המהפכה הטכנולוגית החבויה שתשנה את הפוטוניקה והחישוב

תוכן עניינים

סיכום מנהלים: מדריכים קוונטיים בנקודת מפנה
תחזית שוק 2025–2030: תחזיות צמיחה ודחפים מרכזיים
טכנולוגיות ליבה: התקדמות במדריכים קוונטיים וחומרי ייצור
יישומים פורצי דרך: פוטוניקה קוונטית, חישה וחישוב
שחקנים מובילים ושיתופי פעולה: שחקני תעשייה ושיתופי פעולה
חדשנות ייצור: הנדסה מדויקת ואתגרי אינטגרציה
נוף רגולטורי וסטנדרטים בתעשייה
מגמות השקעה: מימון, פעילות M&A ואקוסystem של סטארטאפים
מבט לעתיד: מפת דרכים ל-2030 והפרעות פוטנציאליות
מקרי בוחן: פריסות פורצות דרך והשפעה בעולם האמיתי (לציון e.g. ibm.com, intel.com, ieee.org)
מקורות והפניות

סיכום מנהלים: מדריכים קוונטיים בנקודת מפנה

הנדסת מדריכים קוונטיים עומדת בנקודת מפנה חשובה בשנת 2025, מונעת על ידי פריצות דרך בננופבריקציה, מדע חומרי ואינטגרציה פוטונית. מדריכים קוונטיים—מבנים המנחים חלקיקים קוונטיים כגון פוטונים או אלקטרונים—הם בסיסיים לחישוב קוונטי בקנה מידה, תקשורת מאובטחת וחישה מתקדמת. במהלך השנה האחרונה, מנהיגי התעשייה וקונסורציום מחקר האיצו את המעבר של טכנולוגיות מדריך קוונטי מפרוטוטיפים מעבדתיים לפלטפורמות לפני מסחר, מה שממקם את המגזר לצמיחה משמעותית בשנים הקרובות.

חברות מובילות הראו עיצובים לדור הבא של מדריכים עם תכונות של אובדן נמוך וקוהרנטיות גבוהה שלא נראו כמותן. לדוגמה, מכון פול שרר דיווח על התקדמות במדריכים מנטור סיליקון, והשיג אובדן התפשטות מתחת ל-0.1 dB/cm, סף קריטי עבור מעגלים פוטוניים קוונטיים משולבים. בחזית המסחרית, LioniX International ממשיכה להרחיב את הפלטפורמה הייחודית שלה TriPleX, המאפשרת אינטגרציה של מקורות קוונטיים, מודולטורים וגלאים על שבב אחד עבור יישומים בהפצת מפתחות קוונטיים וחישוב קוונטי פוטוני.

שנת 2025 רואה גם את ההתכנסות של הנדסת מדריכים עם טכנולוגיות קוונטיות אחרות. ams OSRAM ו-Infineon Technologies AG משקיעות בפלטפורמות היברידיות המשלבות מדריכים עם מכשירים קוונטיים סופר-מוליכים וחצי מוליכים, במטרה לשפר את זמני הקוהרנטיות ולאפשר יצירת קשרים על שבב. בנוסף, יוזמות המנוהלות על ידי EUROQIC (ברית האינטרנט הקוונטית האירופית) מתמקדות בסטנדרטיזציה של חיבורים פוטוניים קוונטיים מבוססי מדריכים, עם ניסויים בשטח המתוכננים לסוף 2025.

מבחינת תחזית השוק, המגזר צופה אימוץ מסחרי מוגבר ככל שהאמינות והיכולת להתרחב של רכיבים משתפרת. CSEM ציפתה כי עד 2027, פלטפורמות מדריך קוונטי יתמכו בדור חדש של חיישנים קוונטיים וציוד רשת, המונע על ידי הביקוש באבטחת סייבר, מדידות מדויקות ומחשוב קוונטי מבוסס ענן. בינתיים, Thorlabs ו-Hamamatsu Photonics K.K. מרחיבות את קווי המוצרים שלהן כדי לתמוך בפרוטוטיפ מהיר ופריסות פיילוט בקרב אינטגרטורים של מערכות וסטארטאפים קוונטיים.

בהביט לעתיד, מאמצי שיתוף פעולה בין התעשייה לאקדמיה צפויים להאיץ את הסטנדרטיזציה של ממשקי מדריך קוונטי ולדחוף את גבולות צפיפות האינטגרציה והביצועים. עם השקעה חזקה ואקוסystem מתרחב, הנדסת מדריכים קוונטיים צפויה לשחק תפקיד מרכזי במימוש טכנולוגיות קוונטיות במהלך השנים הקרובות.

תחזית שוק 2025–2030: תחזיות צמיחה ודחפים מרכזיים

הנדסת מדריכים קוונטיים, מרכיב בסיסי עבור פוטוניקה קוונטית וטכנולוגיות מידע קוונטיות לדור הבא, מוכנה לצמיחה שוק משמעותית במהלך התקופה 2025–2030. המגזר מתאפיין בהתקדמות מהירה בעיצוב, ייצור ואינטגרציה של מבנים פוטוניים בעלי אובדן נמוך וקוהרנטיות גבוהה, המסוגלים למניפולציה של מצבים קוונטיים עם דיוק ויכולת להתרחב גבוהה. מדריכים אלו הם קריטיים לחישוב קוונטי, תקשורת מאובטחת ופלטפורמות חישה מתקדמות.

מ-2025 ואילך, השוק צפוי להאיץ ככל שספקי טכנולוגיה מרכזיים ומוסדות מחקר יעברו מפרוטוטיפים בקנה מידה מעבדתי לארכיטקטורות שניתן לייצר בקנה מידה. דחפים מרכזיים כוללים את ההשקעה הגלובלית הגואה בתשתיות חישוב קוונטי ואת הביקוש ההולך וגדל לרשתות תקשורת קוונטיות מאובטחות במיוחד. חברות מובילות כגון Carl Zeiss AG ו-Hamamatsu Photonics מקדמות פלטפורמות פוטוניקה משולבות, מנצלות כתיבה בלייזר פמטו-שנייה וליתוגרפיה מתקדמת כדי להוציא לפועל מעגלים קוונטיים של מדריכים.

בשנת 2024, Inphi Corporation (כעת חלק מ-Marvell Technology) חשפה מעגלים פוטוניים משולבים חדשים עם מערכי מדריכים קוונטיים מוטמעים, מה שמעיד על מעבר לייצור בקנה מידה מסחרי עבור חיבורים קוונטיים. באופן דומה, Lumentum Holdings Inc. ו-Thorlabs הרחיבו את יכולות ייצור המדריכים שלהן, תוך התמקדות באובדן נמוך במיוחד ובפלטפורמות בעלות אמינות גבוהה המתאימות ליישומים קוונטיים.

התחזית עבור 2025–2030 נתמכת בכמה מגמות:

מימון ממשלתי ומוסדי: יוזמות כמו פרויקט הדגל של טכנולוגיות קוונטיות של האיחוד האירופי ויוזמת הקוונטום הלאומית של ארה"ב צפויות להזריק מימון משמעותי ל-R&D של מדריכים, תוך קידום שיתוף פעולה בין אקדמיה לתעשייה.
חדשנות חומרית: חברות כמו Corning Incorporated מפתחות מצעים חדשים מזכוכית וקריסטל, אופטימיזציה של תכונות העברה וקוהרנטיות עבור מעגלים פוטוניים קוונטיים.
סטנדרטיזציה ופיתוח אקוסystem: הופעת מודלים פתוחים, הנתמכים על ידי ארגונים כמו קבוצת האופטיקה והפוטוניקה הקוונטית של אוניברסיטת אימפריאל קולג' לונדון, מאיצה את המסחור של טכנולוגיית מדריכים ומאפשרת אינטראופרביליות בין פלטפורמות.

עד 2030, אימוץ הנדסת מדריכים קוונטיים צפוי להפוך לאבן יסוד של חומרה קוונטית בקנה מידה, עם שרשראות אספקה חזקות ותהליכי ייצור סטנדרטיים. הצמיחה במגזר תהיה קשורה בקפדנות לקצב אימוץ החומרה הקוונטית בחישוב ובקריפטוגרפיה, כמו גם לפריצות דרך מתמשכות בחומרים ובייצור על ידי מנהיגי תעשייה וקונסורציום.

טכנולוגיות ליבה: התקדמות במדריכים קוונטיים וחומרי ייצור

הנדסת מדריכים קוונטיים נמצאת בחזית האפשרת מעגלים פוטוניים קוונטיים בקנה מידה, עם התקדמויות בולטות בחומרים ובשיטות ייצור המניעות את המגזר בשנת 2025. המדריך, מבנה המגביל ומנחה אור ברמה קוונטית, הוא בסיסי לעיבוד מידע קוונטי על שבב, לתקשורת קוונטית ולחיישנים קוונטיים מתפתחים. בשנים האחרונות חלה העברה ממדריכים מבוססי סיליקה מסורתיים לחומרים מתקדמים כמו ניטריד סיליקון (SiN), ליתיום ניאובאט (LiNbO₃) וחצי מוליכים III-V, המציעים התפשטות בעלת אובדן נמוך, לא ליניאריות גבוהה ותאימות עם מכשירים קוונטיים פעילים.

בין אלו, מדריכי SiN זכו למשיכה משמעותית בזכות אובדן ההתפשטות הנמוך שלהם וחלון שקיפות רחב, מה שהופך אותם לאידיאליים עבור יישומים פוטוניים קוונטיים. שיפורים בייצור, כמו השימוש בליתוגרפיה באולטרה סגול עמוק (DUV) ותהליכי חימום אופטימליים, אפשרו את יצירת פני מדריך חלקים במיוחד, והפחתת אובדן פיזור מתחת ל-0.5 dB/m כפי שהודגם על ידי imec. במקביל, LioniX International מתקדמת בטכנולוגיית TriPleX^® הייחודית שלה, המשלבת מדריכי SiN עבור שבבים פוטוניים קוונטיים עם ביצועים חזקים ביצירת קשרים והנחות.

פלטפורמות ליתיום ניאובאט על מבודד (LNOI) הן תחום נוסף של התקדמות מהירה. טכניקות ייצור סרטים דקים מודרניות אפשרו מדריכים LiNbO₃ בעלי יעילות גבוהה ואובדן נמוך, עם יכולות מודולציה אלקטרו-אופטיות, קריטיות לפעולות שער קוונטיות מהירות. חברות כמו Covesion ו-Sicoya מסחררות מדריכי LNOI, מדווחות על אובדן התפשטות מתחת ל-0.03 dB/cm ואינטגרציה ניתנת להתרחבות עם רכיבים פוטוניים אחרים.

מאמצים מתבצעים גם כדי לשלב מקורות גלאי פוטון בודד ישירות על פלטפורמות מדריך. Single Quantum מפתחת גלאי פוטון בודד על חוטים סופר-מוליכים שניתן לשלב עם חומרים שונים של מדריך, מה שמשפר את יעילות הגילוי והיכולת להתרחב עבור מעגלים פוטוניים קוונטיים.

מסתכלים לעתיד בשנים הקרובות, אינטגרציה היברידית צפויה להפוך למרכזית, משולבת את היתרונות של חומרים שונים (כגון SiN, LiNbO₃, InP) בתוך שבב פוטוני אחד עבור מכשירים קוונטיים רב-תכליתיים. מאמצים של ארגונים כמו EUROPRACTICE מקלים על הגישה לקווי ייצור מתקדמים עבור אקדמיה ותעשייה, מאיצים את הפרוטוטיפ ופריסת מדריכים קוונטיים לדור הבא. כאשר הפריצות דרך בחומרים ובייצור מתקרבות, הנדסת מדריכים קוונטיים מוכנה לתמוך במעבר מפרוטוטיפים מעבדתיים לטכנולוגיות פוטוניות קוונטיות ברות קיימא.

יישומים פורצי דרך: פוטוניקה קוונטית, חישה וחישוב

הנדסת מדריכים קוונטיים מתקדמת במהירות כטכנולוגיה בסיסית לדור הבא של פוטוניקה קוונטית, חישה וחישוב. מדריכים—מבנים המגבילים ומנחים אור ברמה ננומטרית—הם מרכזיים במעגלים קוונטיים משולבים, מאפשרים שליטה מדויקת על התפשטות והאינטראקציה של פוטונים. ההנדסה של רכיבים אלו חוותה פריצות דרך משמעותיות בשנת 2025, מונעת על ידי מחקר אקדמי וחדשנות תעשייתית.

בפוטוניקה קוונטית, מדריכים מהונדסים הם קריטיים לפלטפורמות ניתנות להתרחבות. Inphi Corporation וחברת אינטל פורצות דרך באינטגרציה של פוטוניקה סיליקונית, מנצלות תהליכי CMOS בשלים כדי לייצר מדריכים בעלי אובדן נמוך במיוחד ומקורות אור קוונטיים על שבב. התקדמויות אלו תומכות בייצור ומניפולציה של זוגות פוטונים מעורבים, חיוניות לתקשורת קוונטית ורשתות. Lumentum Holdings Inc. מפתחת גם מערכי מדריכים אינדיום פוספיד (InP) עבור ניתוב פוטון בודד באיכות גבוהה וריבוי, מתמודדת עם צווארי בקבוק מרכזיים בהתרחבות.

בבחינת חישה קוונטית, מכשירים מבוססי מדריך מאפשרים מדדים חדשים ברגישות ומיניאטוריזציה. המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) הדגים חיישנים קוונטיים בקנה מידה של שבב באמצעות מדריכים משולבים של ליתיום ניאובאט וניטריד סיליקון, והשיג סף גילוי נמוך שיא עבור שדות מגנטיים וחשמליים. חיישני מדריך אלו מפותחים עוד יותר לפריסה במערכות דימות ביומד ומערכות ניווט.

חישוב קוונטי נהנה ישירות מהנדסת מדריכים דרך שיפור במניפולציה של קוביטים פוטוניים ומורכבות מעגלים. מכון פול שרר משתף פעולה עם שותפים אירופיים על פלטפורמות מדריך היברידיות המשלבות מעגלים סופר-מוליכים עם חיבורים פוטוניים כדי להוציא לפועל מעבדים קוונטיים ניתנים להתרחבות. במקביל, חברת Aisin מפתחת מעברי מדריך קומפקטיים במיוחד ומחברים כדי להפחית אובדן וקרוס-טוק במעגלים פוטוניים קוונטיים צפופים, צעד קריטי לתיקון שגיאות ולפעולות מרובות קוביטים.

מסתכלים לעתיד, המגזר צופה אינטגרציה נוספת של חומרים חדשים כמו יהלום וחומרים דו-ממדיים לתוך ארכיטקטורות מדריך, כפי שנחקר על ידי Element Six. חומרים אלו מבטיחים שיפורים בממשקי פוטון-ספין וזמני קוהרנטיות משופרים, קריטיים עבור רשתות קוונטיות חזקות. בשנים הקרובות צפויה המסחרה של שבבים קוונטיים רב-תכליתיים, כאשר הנדסת מדריכים היא הליבה, תומכת בתקשורת מאובטחת, חישה מתקדמת וחישוב משופר קוונטית.

שחקנים מובילים ושיתופי פעולה: שחקני תעשייה ושיתופי פעולה

הנדסת מדריכים קוונטיים מתפתחת בחזית טכנולוגיית הקוונטום, עם אקוסystem הולך וגדל של שחקנים המשתרעים על פני תעשיות חומרה קוונטית, פוטוניקה וחצי מוליכים. בשנת 2025, התחום מתאפיין בגל של שיתופי פעולה בין חברות מבוססות, סטארטאפים חדשניים ומרכזי מחקר אקדמיים, כולם פועלים כדי להתגבר על אתגרים בהעברת ועיבוד מידע קוונטי בקנה מידה נמוך ואובדן נמוך.

בין המובילים הגלובליים, IBM ממשיכה לקדם את האינטגרציה של מעגלים פוטוניים מבוססי מדריך בפלטפורמות חישוב קוונטי סופר-מוליכות שלה. השותפויות האחרונות של IBM עם קונסורציום אקדמי בארה"ב ובאירופה מתמקדות במערכות קוונטיות-קלאסיות היברידיות, מנצלות את הנדסת מדריכים כדי לשפר את החיבורים בין קוביטים למכשירים פוטוניים.

במגזר הפוטוניקה, Infinera ו-Lumentum האיצו את הפיתוח של טכנולוגיות מדריך עם אובדן נמוך ואיכות גבוהה המתאימות לתקשורת וחישוב קוונטיים. שיתוף הפעולה של Infinera עם פלטפורמות ניסוי קוונטיות אירופיות מכוון לפיתוח ערכות שבבים פוטוניים משולבים המותאמים במיוחד להפצת מפתחות קוונטיים (QKD) ונקודות קוונטיות ברשתות, מגמה המשקפת גם את המיזמים המשותפים של Lumentum עם סטארטאפים מובילים בתחום אבטחת הקוונטום.

סטארטאפים משחקים תפקיד קריטי בהנעת גבולות. PsiQuantum הודיעה על שיתופי פעולה מתמשכים עם שותפי ייצור וספקי פוטוניקה סיליקונית כדי לייצר מדריכים עם אובדן נמוך במיוחד, הנדרשים להרחבת הארכיטקטורה של מחשבים קוונטיים פוטוניים. בינתיים, Quantinuum (שהוקמה מ-Honeywell Quantum Solutions ו-Cambridge Quantum) עובדת בשיתוף פעולה הדוק עם מומחי מדע חומרים כדי לשפר את האינטגרציה של מדריכים אופטיים עם מערכות קוביטים במלכודת יונית וסופר-מוליכות.

שותפויות אקדמיה-תעשייה ממשיכות להניע חדשנות. המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) נשאר מרכז למחקר מדריך קוונטי בין-מוסדי, מקדם העברת טכנולוגיה בין אוניברסיטאות לשותפים מסחריים. באסיה, קבוצת NTT Research, בשיתוף פעולה עם אוניברסיטאות מובילות, מקדמת אינטגרציה של מדריכים על שבב עבור מעגלים פוטוניים קוונטיים, מכוונת הן לחישוב קוונטי והן לרשתות תקשורת מאובטחות.

מסתכלים לעתיד, בשנים הקרובות צפויה אינטגרציה עמוקה יותר בין הנדסת מדריכים לייצור מכשירים קוונטיים, כאשר קונסורציום תעשייתי ויוזמות נתמכות על ידי הממשלה מקדמות פלטפורמות סטנדרטיות ומומחיות בין-תחומית. הקצב המהיר של חדשנות המנוגנת לשותפויות מציב את הנדסת מדריכים קוונטיים כמרכיב מרכזי בטכנולוגיות הקוונטיות המסחריות של סוף שנות ה-2020.

חדשנות ייצור: הנדסה מדויקת ואתגרי אינטגרציה

הנדסת מדריכים קוונטיים נמצאת בלב של פוטוניקה לדור הבא וטכנולוגיות מידע קוונטיות, דוחפת התקדמויות הן במחקר בסיסי והן במסחור. בשנת 2025, המגזר עובר אבולוציה מהירה בחדשנות ייצור, במיוחד בהנדסה מדויקת ובאינטגרציה של מדריכים קוונטיים עם רכיבים אופטיים ואלקטרוניים אחרים.

אחד האתגרים המרכזיים נותר ייצור מדריכים עם דיוק ברמה ננומטרית כדי להבטיח התפשטות עם אובדן נמוך ודקו-הרפיה מינימלית עבור אותות קוונטיים. חברות כמו מתקן ננופבריקציה של אוניברסיטת אימפריאל קולג' לונדון ו-CSEM דוחפות את הגבולות על ידי ניצול ליתוגרפיה מתקדמת, חקיקה של יונים מגיבים, והפקת שכבות אטומיות. שיטות אלו מאפשרות את הגדרת הגיאומטריות של המדריך התומכות בהעברת פוטון בודד עם דיוק גבוה, קריטי ליישומים בחישוב קוונטי ובתקשורת מאובטחת.

אתגרי אינטגרציה נפתרים באמצעות פיתוח פלטפורמות היברידיות המשלבות חומרים שונים—כגון סיליקון, ניטריד סיליקון וליתיום ניאובאט—כדי לנצל את תכונותיהם האופטיות, מכניות ואלקטרו-אופטיות. LioniX International ו-imec מדגימות אינטגרציה של חומרים מרובים על שבב אחד, דבר החיוני להרחבת מעגלים פוטוניים קוונטיים. בשנת 2025, פלטפורמת הפוטוניקה של imec ממשיכה להתבגר, מציעה תהליכי ייצור מצוינים עבור פריסות מדריך קוונטי מותאמות אישית, בעוד ש-LioniX International מקדמת את הפלטפורמה הייחודית שלה TriPleX עבור מדריכים עם אובדן נמוך במיוחד, התומכים ברשתות אופטיות קוונטיות בקנה מידה גדול.

אריזת וחיבור מדריכים קוונטיים עם אופטיקה סיבית וגלאים נשארים מכשול משמעותי. Teledyne ו-Hamamatsu Photonics מציגות פתרונות חיבור והדבקה מדויקים מאוד, מפחיתות אובדן הכנסה ומשפרות את היבול בייצור המוני. הפיתוחים האחרונים של Hamamatsu בגלאי פוטון בודד התואמים לשבבים פוטוניים משולבים מאפשרים מודולים של מדריך קוונטי מעשיים יותר לפריסה בעולם האמיתי.

מסתכלים קדימה, התחזית עבור הנדסת מדריכים קוונטיים בשנים הקרובות מתאפיינת בשיפור מתמשך של סובלנות הייצור, אוטומציה רבה יותר בהרכבה, ושיתוף פעולה מוגבר בין מפעלי ייצור לסטארטאפים בתחום החומרה הקוונטית. המיקוד הוא בהשגת תהליכי ייצור ניתנים לשכפול וניתנים להתרחבות שיכולים לעמוד בדרישות המחמירות של מדע המידע הקוונטי. ככל שהסטנדרטים בייצור מתפתחים וטכניקות אינטגרציה חדשות צצות, צפויה טכנולוגיית מדריכים קוונטיים לעבור מהדגמות בקנה מידה מעבדתי לפריסות נרחבות במערכות תקשורת, חישה וחישוב קוונטיים.

נוף רגולטורי וסטנדרטים בתעשייה

בשנת 2025, הנוף הרגולטורי וסטנדרטים בתעשייה עבור הנדסת מדריכים קוונטיים מתפתחים במהירות בתגובה למסחור הגובר ולפריסה מעשית של טכנולוגיות קוונטיות. מדריכים קוונטיים, שהם קריטיים להנחות ולמניפולציה של מצבים קוונטיים של אור וחומר, מהווים בסיס לתחומים מתפתחים כמו תקשורת קוונטית, חישה קוונטית וחישוב קוונטי. האינטגרציה הרחבה שלהם דורשת סטנדרטים טכניים מאוחדים והנחיות רגולטוריות ברורות, במיוחד בתחומים של בטיחות, אינטראופרביליות ושיתוף פעולה בינלאומי.

כמה גופים בתעשייה פעילים בקביעת סטנדרטים בסיסיים. האגודה הבינלאומית לתקשורת (ITU) ממשיכה להוביל מאמצים בסטנדרטיזציה של טכנולוגיות מידע קוונטיות, כולל ממשקי מדריך קוונטי עבור רשתות תקשורת מאובטחות. בשנים 2024–2025, קבוצת הפוקוס של ה-ITU על טכנולוגיות מידע קוונטיות עבור רשתות (FG-QIT4N) נתנה עדיפות להגדרת ארכיטקטורות ייחוס ודרישות אינטראופרביליות עבור מערכות מבוססות מדריך קוונטי, במטרה להקל על אינטגרציה שלהן לתוך תשתיות אופטיות סיביות ופוטוניות קיימות.

בתחום החומרה, חברות כמו AISthesis ו-NKT Photonics מפתחות מדריכים פוטוניים ברמה קוונטית. ההתקשרות שלהן עם גופי סטנדרטים בינלאומיים מבטיחה שהמפרט של המכשירים—כגון דעיכה, יעילות חיבור וטוהר מצב—עומדים בסטנדרטים המתעוררים לביצועים ברמה קוונטית. קונסורציום הפיתוח הכלכלי הקוונטי (QED-C) משתף פעולה עם בעלי עניין בתעשייה כדי לקבוע קווים מנחים לבדיקה והסמכה של רכיבים פוטוניים קוונטיים, כולל מדריכים, כדי לתמוך באינטראופרביליות ובאמון בשרשרת האספקה.

בצד הרגולטורי, סוכנויות לאומיות מתחילות להתמודד עם בקרות ייצוא והשלכות אבטחת סייבר הקשורות לטכנולוגיות מדריך קוונטי. לדוגמה, משרד התעשייה והביטחון של ארה"ב (BIS) עדכן את הבקרות שלו על חומרה המאפשרת קוונטום, משקף חששות לגבי יישומים דו-שימושיים וריבונות טכנולוגית. יוזמות דומות מתבצעות באיחוד האירופי, שם הנציבות האירופית תומכת בתוכנית הדגל של הקוונטום כדי לסנכרן פעילויות רגולטוריות וסטנדרטיזציה בין המדינות החברות.

מסתכלים קדימה, בשנים הקרובות צפויה תיאום עמוק יותר בין ארגוני סטנדרטים גלובליים, יצרנים ורגולטורים כדי להתמודד עם האתגרים הייחודיים של הנדסת מדריכים קוונטיים. הדגש יהיה על סנכרון הסטנדרטים עבור תיאור מכשירים, בטיחות ואינטראופרביליות, תוך שמירה על איזון בין חדשנות לשיקולים גיאופוליטיים ואתיים. המגזר צפוי לראות את הצגת שיטות הסמכה חדשות ומסגרות שיתוף פעולה חוצות גבולות כדי להאיץ את הפריסה הבטוחה והניתנת להתרחבות של טכנולוגיות מדריך קוונטי ברחבי העולם.

מגמות השקעה: מימון, פעילות M&A ואקוסystem של סטארטאפים

הנדסת מדריכים קוונטיים, אבן יסוד של פוטוניקה קוונטית ברות קיימא ועיבוד מידע קוונטי, חווה מומנטום משמעותי בהשקעות ופעילות סטארטאפים נכון לשנת 2025. התפרצות זו מונעת מההכרה הגוברת בפוטוניקה קוונטית משולבת כדרך לטכנולוגיות קוונטיות מעשיות עבור תקשורת, חישוב וחישה.

בשנים האחרונות, זרם משמעותי של הון סיכון והשקעה תאגידית נכנס לסטארטאפים המתמקדים בייצור מדריכים קוונטיים, אינטגרציה והנדסת מכשירים. בראש המובילים חברות כמו מכון פול שרר, אשר, למרות היותה מכון מחקר, פיתחה ושיתפה פעולה עם מספר חברות המפתחות פלטפורמות פוטוניקה סיליקונית מתקדמות ומדריכים קוונטיים. בין השנים 2023–2024, סטארטאפים כמו PsiQuantum (ארה"ב/בריטניה) משכו סבבי מימון בולטים, עם השקעות העולות על 700 מיליון דולר כדי להאיץ את הפיתוח של מחשבים קוונטיים פוטוניים המתבססים על ארכיטקטורות מדריך עם אובדן נמוך ויכולת להתרחב.

בחזית האירופית, Qnami ו-QuiX Quantum סגרו סבבי מימון משמעותיים בסדרת A מאז 2023, מתמקדות במעגלים פוטוניים משולבים ובמעבדים קוונטיים ניתנים להיווצר מחדש המבוססים על הנדסת מדריך מתקדמת. QuiX Quantum, לדוגמה, הודיעה על אספקת מעבד הקוונטום הפוטוני הגדול בעולם בשנת 2024, מנצלת טכנולוגיית מדריך עם אובדן נמוך ייחודית.

פעילות M&A מתגברת גם היא כאשר חברות פוטוניקה וחצי מוליכים מבוססות מחפשות לשלב יכולות מדריך קוונטי. ams OSRAM, מובילה עולמית באופטואלקטרוניקה, הרחיבה את תיק הטכנולוגיה הקוונטית שלה בסוף 2023 על ידי רכישת סטארטאפים המתמחים בייצור מדריכים עבור מקורות אור קוונטיים. באופן דומה, חברת אינטל ו-IBM Quantum הגדילו השקעות אסטרטגיות בשותפויות ורכישות הממוקדות בפוטוניקה משולבת, עם דגש על פלטפורמות מדריך ניתנות להתרחבות עבור שבבי חישוב קוונטי.

אקוסystem הסטארטאפים הולך ומתרחב, עם פעילות בולטת בקנדה, הולנד וישראל. ארגונים כמו Québec Quantique מקדמים צבירי אזורים, תומכים במיזמים בשלבים מוקדמים בהנדסת מדריך קוונטי ומקלים על גישה לתוכניות מימון נתמכות על ידי הממשלה.

מסתכלים קדימה ל-2025 ואילך, התחזית עבור השקעה בהנדסת מדריכים קוונטיים נשארת איתנה. הצומת של חומרים מתקדמים, עיבוד חצי מוליכים ומדע מידע קוונטי צפוי להניע עוד M&A ולמשוך כניסות חדשות. ככל שהפוטוניקה הקוונטית מתקרבת ליכולת מסחרית, סטארטאפים בהנדסת מדריך צפויים להישאר מטרות השקעה בעלות עדיפות גבוהה עבור הן הון סיכון והן משקיעים תאגידיים אסטרטגיים.

מבט לעתיד: מפת דרכים ל-2030 והפרעות פוטנציאליות

הנדסת מדריכים קוונטיים צפויה לחוות התקדמויות משמעותיות עד 2025 ובמהלך החצי השני של העשור, מואצת על ידי השקעות עולמיות בטכנולוגיות קוונטיות וביכולות ייצור מתבגרות. התחום, התומך בשליטה במצבים פוטוניים ואלקטרוניים קוונטיים בתוך מעגלים מיניאטוריים, הופך יותר ויותר בסיסי לחישוב קוונטי בקנה מידה, תקשורת מאובטחת וחישה מדויקת.

נכון לשנת 2025, מספר אבני דרך מעצבות את מפת הדרכים של התעשייה. המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) השיג התקדמות בולטת בהפחתת אובדן ואינטגרציה של מדריכים קוונטיים מבוססי סיליקון, קריטיים לפעולות קוונטיות באיכות גבוהה. שיתופי פעולה בין חברת אינטל למוסדות מחקר מובילים האיצו את הפיתוח של מדריכים פוטוניים המתאימים לתהליכי CMOS, צעד מרכזי עבור מעבדים קוונטיים שניתן לייצר בקנה מידה.

גופים מסחריים תורמים גם הם להאצת טכנולוגיות מדריך קוונטי. מכון פול שרר ו-IBM Quantum הדגימו אינטגרציה בקנה מידה של שבב של מדריכים סופר-מוליכים ופוטוניים, המאפשרת חיבוריות מרובת קוביטים וחיבורים קוונטיים מהימנים יותר. Infinera Corporation דיווחה על התקדמות במדריכים אופטיים עם אובדן נמוך במיוחד, חיוניים לרשתות קוונטיות וטכנולוגיות חזרות, עם מחקר מתמשך באריזות וביציבות.

התחזית לקראת 2030 מצביעה על מספר כיוונים מרכזיים:

אינטגרציה היברידית: ההתכנסות של מדריכים פוטוניים, סופר-מוליכים וחצי מוליכים צפויה להניב מערכות קוונטיות היברידיות, כפי שמחפשים Xanadu Quantum Technologies ו-Rigetti Computing. פלטפורמות אלו עשויות להציע פרוטוקולים חדשים לתיקון שגיאות והתרחבות מודולרית.
סטנדרטיזציה: מאמצי תעשייה, כולל אלו המנוהלים על ידי IEEE ו-Connectivity Standards Alliance, מכוונים להגדיר אינטראופרביליות וסטנדרטים עבור רכיבים פוטוניים קוונטיים, דבר שיאפשר אימוץ רחב יותר וחוסן בשרשרת האספקה.
הפרעות בייצור: המעבר מפרוטוטיפים בקנה מידה מעבדתי לייצור בקנה מידה תעשייתי נותר אתגר. עם זאת, יוזמות מ-GlobalFoundries ו-הנדסה קוונטית של אוניברסיטת אימפריאל קולג' לונדון מתמקדות בליתוגרפיה ניתנת להתרחבות ובדיקות בקצב גבוה, שעשויות להפר את מחזורי הפיתוח המסורתיים של מכשירים.

עד 2030, הנדסת מדריכים קוונטיים צפויה לתמוך בחומרה קוונטית ברת ייצור, עם פריצות דרך שעשויות לצאת משיתופי פעולה בין-תחומיים ומאמצי סטנדרטיזציה בינלאומיים.

מקרי בוחן: פריסות פורצות דרך והשפעה בעולם האמיתי (לציון e.g. ibm.com, intel.com, ieee.org)

הנדסת מדריכים קוונטיים עומדת בחזית החדשנות בטכנולוגיית הקוונטום, מאפשרת שליטה מדויקת ומניפולציה של מצבים קוונטיים ליישומים בחישוב, חישה ותקשורת מאובטחת. בשנת 2025, מספר מקרי בוחן פורצים דרך מדגישים את ההתבגרות של תחום זה, המובלט על ידי פריסות קונקרטיות והשפעה ממשית בעולם האמיתי.

אחת מהיוזמות הבולטות ביותר היא אינטגרציה של מדריכים פוטוניים בפלטפורמות חישוב קוונטי. IBM עשתה צעדים משמעותיים על ידי שילוב מדריכים קוונטיים מבוססי סיליקון במעבדי הקוונטום שלה, במטרה לשפר את חיבוריות הקוביטים והיכולת להתרחב. מפת הדרכים הקוונטית האחרונה שלה מדגימה את החשיבות של הנדסת מדריכים להשגת חיבורים פוטוניים בעלי אובדן נמוך ואיכות גבוהה, שהם קריטיים עבור מערכות קוונטיות מרובות שבבים. התקדמויות אלו משתקפות בשחרור האחרון של מעבדי הקוונטום Eagle ו-Condor של IBM, כאשר אינטגרציה פוטונית משחקת תפקיד מרכזי בהפחתת רעש ובתיקון שגיאות.

באופן דומה, אינטל הדגימה את הפריסה המעשית של מערכי מדריכים קוונטיים המיוצרים באמצעות תהליכים מתקדמים של CMOS. בקר הקירור של אינטל Horse Ridge II, שהוצג בשנת 2024 ושופר במהלך 2025, מנצל מדריכים על שבב כדי לספק אותות בתדר רדיו מדויקים לקוביטים בקנה מידה. חידוש זה לא רק מפשט את הארכיטקטורה של שליטה אלא גם מניח את היסודות למעבדים קוונטיים בקנה מידה תעשייתי עם אלפי קוביטים מחוברים.

בחזית התקשורת הקוונטית הפוטונית, Toshiba Corporation הובילה ניסויים בשטח באמצעות מעגלים פוטוניים קוונטיים משולבים עבור הפצת מפתחות קוונטיים (QKD) על פני רשתות סיביות מטרופוליניות ביפן ובבריטניה. הפריסות שלהן מדגימות חיבורים QKD המאפשרים מדריך העולה על 600 ק"מ, מה שמראה את העמידות והיכולת להתרחב של פלטפורמות מדריך מהונדסות בסביבות טלקומוניקציה בעולם האמיתי.

גופים בתעשייה כמו IEEE מעצבים באופן פעיל סטנדרטים עבור פוטוניקה קוונטית משולבת, כאשר IEEE Photonics Society מקדמת מסגרות שיתופיות לאפיון מדריכים ואינטראופרביליות. סטנדרטיזציה זו מקלה על אקוסystem הולך וגדל, מאפשרת לסטארטאפים ולשחקנים מבוססים להאיץ את ייצור המוצרים ופריסת טכנולוגיות מדריך קוונטי.

מסתכלים קדימה, בשנים הקרובות צפויה התרחבות נוספת של הנדסת מדריכים קוונטיים לתוך מערכות קוונטיות היברידיות, שבהן קוביטים פוטוניים וסופר-מוליכים מחוברים באמצעות מדריכים עם אובדן נמוך וניתנים לכוונון. עם השקעות מתמשכות מהסקטור הפרטי והציבורי, פריסות בעולם האמיתי בתקשורת מאובטחת, חישה קוונטית ואדריכלות חישוב ניתנות להתרחבות צפויות להתפשט, מה שמבסס את הנדסת מדריכים קוונטיים כאבן יסוד של נוף טכנולוגיית הקוונטום.