Квантова інтегрована фотоніка на хвилеводах у 2025 році: Піонери наступної ери квантового зв’язку та інновацій на чіпі. Досліджуйте, як ця деструктивна технологія змінить обчислення, комунікації та сенсори протягом наступних п’яти років.

• Виконавче резюме: Основні висновки та ключові моменти ринку
• Огляд ринку: Визначення квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах
• Прогноз розміру ринку на 2025 рік (2025–2030): Фактори зростання та прогнози
• Конкурентне середовище: Провідні гравці, стартапи та стратегічні альянси
• Глибоке занурення в технології: Успіхи у виготовленні та інтеграції хвилеводів
• Квантові програми: Обчислення, захищені комунікації та сенсори
• Регіональний аналіз: Північна Америка, Європа, Азійсько-Тихоокеанський регіон та ринки, що розвиваються
• Тенденції інвестування та фінансування
• Виклики та бар’єри: Технічні, комерційні та регуляторні питання
• Перспективи: Деструктивні інновації та можливості ринку до 2030 року
• Додаток: Методологія, джерела даних та глосарій
• Джерела та посилання

Виконавче резюме: Основні висновки та ключові моменти ринку

Квантова інтегрована фотоніка на хвилеводах (QIWP) швидко стає трансформуючою технологією в областях квантових обчислень, захищених комунікацій і просунутих сенсорів. У 2025 році ринок QIWP характеризується прискореними дослідженнями, зростаючими комерційними зусиллями та значними інвестиціями з боку як публічного, так і приватного секторів. Інтеграція квантових фотонних компонентів на компактні платформі хвилеводів дозволяє створювати масштабовані, стабільні та економічно ефективні квантові системи, вирішуючи ключові проблеми традиційних підходів до оптики з використанням об’ємних матеріалів.

Основні висновки на 2025 рік свідчать про те, що ринок розвивається завдяки успіхам у технологіях виготовлення, таким як кремнієва фотоніка та літійні нітрати на ізоляторі (LNOI), які пропонують високу щільність інтеграції та низькі оптичні втрати. Провідні гравці індустрії, включаючи корпорацію Intel та Міжнародну бізнес-машину (IBM), активно інвестують у розробку квантових фотонних чіпів, у той час як стартапи й академічні спін-офи вносять інноваційні архітектури пристроїв і нові матеріали.

Ініціативи урядів, такі як Національний науковий фонд (NSF) Квантові виклики для інститутів та Європейська квантова комунікаційна інфраструктура (EuroQCI), сприяють співпраці між академією та промисловістю, прискорюючи перетворення дослідницьких досягнень на комерційні продукти. Азійсько-Тихоокеанський регіон, очолюваний Китаєм і Японією, також робить суттєвий прогрес, з національними програмами, що підтримують дослідження та інфраструктуру квантової фотоніки.

Ключові моменти ринку на 2025 рік включають:

• Швидке зростання попиту на системи квантового розподілу ключів (QKD), що базуються на інтегрованій фотоніці для безпечної передачі даних.
• Поява фотонних квантових процесорів із збільшеною кількістю кубітів та поліпшеними показниками помилок, що забезпечується масштабованою інтеграцією хвилеводів.
• Розширення ланцюгів постачання для фотонних компонентів квантового класу, при тому що такі компанії, як Thorlabs, Inc. та Hamamatsu Photonics K.K., постачають критично важке обладнання.
• Зростаючий інтерес з боку постачальників хмарних послуг та операторів телекомунікацій щодо впровадження технологій квантової фотоніки для мереж наступного покоління.

Загалом, 2025 рік стане поворотним моментом для Квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах, оскільки злиття технологічної зрілості, інвестицій і розвитку екосистеми позначить сектор для рясного зростання та широкого впровадження в найближчі роки.

Огляд ринку: Визначення квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах

Квантова інтегрована фотоніка на хвилеводах (QIWP) представляє собою швидко зростаючу галузь на перехресті науки про квантову інформацію та фотонної інтеграції. В основі QIWP лежать унікальні властивості квантових станів, такі як суперпозиція та заплутаність, які використовуються у фотонних схемах, виготовлених на одному чіпі. Ці схеми використовують хвилеводи, які є мікроскопічними каналами, що направляють світло, для маніпуляції та обробки квантової інформації з високою точністю та масштабованістю.

Ринок QIWP формується зростаючим попитом на квантові технології у захищених комунікаціях, просунутих сенсорах та квантових обчисленнях. На відміну від традиційної об’ємної оптики, інтегровані платформи хвилеводів пропонують значні переваги в плані мініатюризації, стабільності та масового виробництва. Це робить їх дуже привабливими для комерційних і дослідних застосувань, де критично важливими є розміри, вага та споживана потужність.

Ключовими гравцями на ринку QIWP є усталені компанії в галузі фотоніки та стартапи у сфері квантових технологій, а також основні наукові установи. Наприклад, Inphi Corporation та корпорація Intel активно інвестують у кремнієві фотонні платформи, які можуть бути адаптовані для використання в квантових застосуваннях. Тим часом, такі організації, як Національний інститут стандартів і технологій (NIST) та Центр квантових обчислень і комунікацій (CQC2T), ведуть фундаментальні дослідження та стандартизаційні зусилля.

Інвестиційний ландшафт також формується урядовими ініціативами та програмами фінансування, які спрямовані на прискорення розвитку квантових технологій. Наприклад, Національна квантова ініціатива в Сполучених Штатах і Квантовий прапор в Європейському Союзі сприяють співпраці між академією, промисловістю та урядом для просування інтегрованої квантової фотоніки.

З огляду на 2025 рік, очікується, що ринок QIWP переживе значне зростання, оскільки технологічні бар’єри будуть подолані, а комерційні випадки застосування будуть визріваюти. Ключовими тенденціями є інтеграція джерел та детекторів одиночних фотонів на чіпі, розробка масштабованих квантових фотонних процесорів та появлення гібридних платформ, які поєднують фотоніку з іншими квантовими системами. Як екосистема розвивається, партнерства між виробниками компонентів, інтеграторами систем та кінцевими користувачами будуть мати ключове значення для трансформації лабораторних інновацій у впроваджувані квантові рішення.

Прогноз розміру ринку на 2025 рік (2025–2030): Фактори зростання та прогнози

Ринок квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах готовий до значного розширення в 2025 році, спрямованого швидкими досягненнями в обробці квантової інформації, захищених комунікаціях і інтеграції фотонних чіпів. Оскільки галузі все більше шукають масштабовані та енергоефективні квантові рішення, інтегрована фотоніка на хвилеводах, де квантові стани світла маніпулюються на компактних чіпах, стала основною технологією. Конвергенція квантових обчислень, розподілу ключів у квантовій сфері й прогресивних сенсорних застосуваннях викликає попит на ці фотонні платформи.

Основні фактори зростання у 2025 році включають збільшення інвестицій з боку як публічного, так і приватного секторів: уряди та провідні технологічні компанії пріоритизують дослідження і комерціалізацію квантових розробок. Наприклад, ініціативи Міжнародної бізнес-машини (IBM) і корпорації Intel сприяють розвитку масштабованих квантових фотонних чіпів. Крім того, зусилля щодо забезпечення безпечних квантових комунікаційних мереж спонукають телекомунікаційні та кібербезпекові компанії впроваджувати інтегровані фотонні рішення, як це видно в проектах, підтримуваних Національним інститутом стандартів і технологій (NIST) і Європейською квантовою комунікаційною інфраструктурою (EuroQCI).

З 2025 по 2030 рік ринок прогнозується з показникомCompound Annual Growth Rate (CAGR) понад 25%, при цьому Азійсько-Тихоокеанський регіон та Північна Америка ведуть за впровадженням завдяки надійним екосистемам науково-дослідних досліджень та фінансуванням. Інтеграція квантової фотоніки з кремнієвими технологіями виробництва обіцяє знизити витрати на виробництво і дозволити масові ринкові застосування, зокрема в апаратному забезпеченні квантових обчислень та захищеній передачі даних. Такі компанії, як Інститут Пауля Шеррера та Xanadu Quantum Technologies Inc., мають провідні позиції в комерціалізації цих технологій.

Проте залишаються випробування, зокрема необхідність у вдосконаленні технологій виготовлення, стандартизації та розробці надійних джерел та детекторів квантового світла. Однак триваюче співробітництво між академією, промисловістю та державними установами, ймовірно, вирішить ці проблеми, прискоривши ріст ринку. До 2030 року очікується, що квантова інтегрована фотоніка на хвилеводах стане основною технологією для мереж наступного покоління, захищених комунікацій та прогресивних обчислювальних платформ.

Конкурентне середовище: Провідні гравці, стартапи та стратегічні альянси

Конкурентне середовище квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах у 2025 році характеризується динамічною взаємодією між усталеними технологічними лідерами, інноваційними стартапами та зростаючою кількістю стратегічних альянсів. Цей сектор, що зосереджений на використанні фотонних хвилеводів для масштабованої обробки квантової інформації, привернув значні інвестиції та дослідницьку увагу завдяки його потенціалу революціонізувати квантові обчислення, захищені комунікації та просунуті сенсори.

Серед провідних гравців IBM та корпорація Intel досягли значного прогресу в інтеграції фотонних компонентів з квантовими процесорами, намагаючись подолати виклики масштабованості та зв’язності, властиві традиційним квантовим архітектурам. Xanadu Quantum Technologies Inc. виділяється своїм фокусом на платформах квантових обчислень на базі фотонів, використовуючи інтегровані хвилеводи для маніпуляції та заплутаності фотонів на великій шкалі. Аналогічно, PsiQuantum просуває масштабоване квантове обчислення, розробляючи кремнієві фотонні квантові чіпи, використовуючи існуючу інфраструктуру виробництва напівпроводників.

Стартапи відіграють ключову роль у сприянні інноваціям. ORCA Computing розробляє модульні квантові процесори на базі інтегрованої фотоніки з метою практичного застосування у машинному навчанні та оптимізації. Lightmatter та Lightelligence досліджують інтегровані фотонні схеми як для квантового, так і класичного високопродуктивного обчислення, розмиваючи межі між квантовими та нейроморфними технологіями.

Стратегічні альянси та співпраця прискорюють прогрес у цій сфері. Наприклад, Імперський коледж Лондона та Університетський коледж Лондона співпрацюють з провідними гравцями індустрії для просування досліджень в інтегрованій квантовій фотоніці. Ініціатива Європейської квантової комунікаційної інфраструктури (EuroQCI) сприяє транснаціональній співпраці для розвитку захищених квантових комунікаційних мереж на основі інтегрованих фотонних технологій. Крім того, Національний інститут стандартів і технологій (NIST) працює як з академічними, так і з промисловими партнерами для встановлення стандартів та еталонів для квантових фотонних пристроїв.

Коли галузь зріє, злиття експертизи від усталених корпорацій, спритних стартапів та колективів з спільного використання повинне прискорити комерціалізацію та впровадження квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах, позиціонуючи її як основну технологію для квантової ери.

Глибоке занурення в технології: Успіхи у виготовленні та інтеграції хвилеводів

Останні роки принесли значні досягнення у виготовленні та інтеграції хвилеводів для квантових фотонних схем, які є основою для масштабованих квантових технологій. Хвилеводи, які обмежують і направляють світло на мікро-розмір, є критично важливими для маніпуляції одиночними фотонами та заплутаними станами в обробці квантової інформації. Поштовх до квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах стимулював інновації в обох матеріалах платформ і технологіях виготовлення, забезпечуючи вищу продуктивність і більшу складність квантових схем.

Одним з основних досягнень є впровадження матеріалів з низькими втратами, таких як кремнієвий нітрид, літій-ніобат і індійський фосфід. Ці матеріали пропонують високий коефіцієнт заломлення й сумісність з існуючими напівпровідниковими процесами, що дозволяє щільну інтеграцію та низькі втрати поширення. Наприклад, LioniX International та CSEM продемонстрували хвилеводи з кремнієвого нітриду з втратами нижче 0,1 дБ/см, що є критично важливим для підтримання квантової когерентності на великих відстанях.

Літій-ніобат на ізоляторі (LNOI) став особливо перспективною платформою завдяки своїм сильним електрооптичним властивостям, що дозволяє швидко і ефективно модулирувати квантові стани. Такі компанії, як LIGENTEC та Covesion Ltd, є піонерами в розробці виготовлення хвилеводів на основі LNOI, підтримуючи інтеграцію джерел, модуляторів і детекторів на одному чіпі.

Передові технології виготовлення, такі як написання фемтосекундним лазером та електронно-променева літографія, значно покращили точність та гнучкість формування хвилеводів. Наприклад, написання фемтосекундним лазером дозволяє тривимірну структуру в скляних субстратах, дозволяючи створювати складні квантові схеми з низькою біфуркацією та високою стабільністю. Femtoprint SA та LightFab GmbH є помітними представниками своїх комерційних систем фемтосекундних лазерів, призначених для прототипування та виробництва фотонних пристроїв.

Інтеграція активних компонентів, таких як джерела одиночних фотонів, фазові модифікатори та надпровідні детектори одиночних фотонів, також просунулася вперед. Підходи до гібридної інтеграції, що поєднують різні матеріальні платформи на одному чіпі, розробляються такими організаціями, як imec та EUROPRACTICE, що дозволяє створення більш складних і функціональних квантових фотонних схем.

Ці технологічні досягнення у виготовленні та інтеграції хвилеводів прискорюють перехід від демонстрацій на лабораторному рівні до практичних, масштабованих квантових фотонних процесорів, відкриваючи шлях для реальних застосувань квантової комунікації, обчислень та сенсування.

Квантові програми: Обчислення, захищені комунікації та сенсори

Квантова інтегрована фотоніка на хвилеводах швидко стає основною технологією для практичних квантових програм, включаючи квантові обчислення, захищені комунікації та просунуті сенсори. Використовуючи можливість направляти та маніпулювати одиночними фотонами або заплутаними парами фотонів на чіповій платформі, інтегрована фотоніка на хвилеводах пропонує масштабований і надійний підхід до обробки квантової інформації.

У квантових обчисленнях інтегровані фотонні схеми дозволяють реалізацію складних квантових вентилів та схем з високою стабільністю й низькими втратами. Ці схеми можуть бути виготовлені з таких матеріалів, як кремній, кремнієвий нітрид або літій-ніобат, що дозволяє інтегрувати джерела, детектори та модулятори на одному чіпі. Ця інтеграція є критично важливою для розширення квантових процесорів і зменшення розміру та вартості квантового апаратного забезпечення. Такі компанії, як Інститут Пауля Шеррера та Імперський коледж Лондона, перебувають на передовій у розробці таких фотонних квантових процесорів, демонструючи багато кубітні операції та протоколи виправлення помилок на інтегрованих платформах.

Для захищених комунікацій квантова інтегрована фотоніка на хвилеводах є основою для розробки систем квантового розподілу ключів (QKD). Ці системи використовують квантові властивості фотонів для забезпечення незламного шифрування, при цьому інтегровані фотонні чіпи дозволяють компактні, стабільні та масові QKD передавачі та приймачі. Організації, такі як Toshiba Corporation та ID Quantique SA, продемонстрували модулі QKD на чіпах, здатні до високошвидкісної, дальньої захищеної комунікації, відкриваючи шлях для впровадження в метрополітенських і супутникових мережах.

У галузі квантового сенсування інтегрована фотоніка на хвилеводах забезпечує створення високочутливих інтерферометрів і спектрометрів. Ці пристрої можуть виявляти незначні зміни в фазі, частоті або поляризації, що дозволяє застосування в біологічній візуалізації, моніторингу навколишнього середовища та навігації. Наукові установи, такі як Національний інститут стандартів і технологій (NIST), розробляють інтегровані квантові сенсори, які використовують заплутані фотони для підвищення точності вимірювань понад класичні межі.

З просуванням галузі до 2025 року, конвергенція квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах з іншими квантовими технологіями очікується на прискорення комерціалізації та впровадження квантових обчислень, захищених комунікацій та сенсорних рішень, спонукаючи інновації в різних секторах.

Регіональний аналіз: Північна Америка, Європа, Азійсько-Тихоокеанський регіон та ринки, що розвиваються

Регіональний ландшафт квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах у 2025 році відображає динамічну взаємодію інтенсивності досліджень, інвестицій промисловості та державної підтримки в Північній Америці, Європі, Азійсько-Тихоокеанському регіоні та ринках, що розвиваються. Кожен регіон демонструє свої унікальні сильні та слабкі сторони в просуванні цієї трансформуючої технології.

Північна Америка залишається світовим лідером, завдяки міцному фінансуванню, динамічній екосистемі стартапів та сильній співпраці між академічними та промисловими установами. Сполучені Штати, зокрема, виграють від значних федеральних ініціатив, таких як Закон про національну квантову ініціативу, який підтримує зусилля з дослідження та комерціалізації. Провідні гравці, такі як IBM Corporation та корпорація Intel, активнобудують квантові фотонні чіпи, тоді як канадські установи, такі як Національна рада досліджень Канади, надають внесок у фундаментальні дослідження та технічний трансфер.

Європа характеризується координованими, багатонаціональними програмами та сильним акцентом на співпрацю. Європейська програма Kвантовий прапор, координована Європейською комісією, сприяла крос-бортним проектам у інтегрованій фотоніці. Такі країни, як Німеччина, Нідерланди та Великобританія, є домом для провідних наукових центрів і компаній, яких QuTech (Нідерланди) та Інститут Пауля Шеррера (Швейцарія), які є піонерами масштабованих платформ квантової фотоніки.

Азійсько-Тихоокеанський регіон швидко розширює свої можливості, причому Китай, Японія та Австралія значно інвестують. Урядові ініціативи Китаю, такі як ті, що проводяться Китайською академією наук, призвели до значних досягнень у квантовій комунікації та інтегрованій фотоніці. Японський RIKEN та австралійський Центр квантових обчислень і комунікацій також перебувають на передовій, зосереджуючи увагу як на фундаментальних дослідженнях, так і на шляхах комерціалізації.

Ринки, що розвиваються в таких регіонах, як Близький Схід, Латинська Америка та частини Південно-Східної Азії, починають встановлювати дослідницькі кластери та партнерства. Хоча ці регіони наразі відстають в інфраструктурі та інвестиціях, ініціативи таких організацій, як місто науки та технологій короля Абдул Aziz (Саудівська Аравія), та спільні програми з усталеними квантовими центрами сприяють розвитку місцевої експертизи та закладають основу для майбутньої участі в глобальній екосистемі квантової фотоніки.

Тенденції інвестування та фінансування

Ландшафт інвестування у Квантову інтегровану фотоніку на хвилеводах (QIWP) у 2025 році характеризується зростанням як публічного, так і приватного фінансування, що відображає зростаючу стратегічну важливість технології в квантових обчисленнях, захищених комунікаціях і просунутих сенсорах. Венчурні капітальні фірми, корпоративні інвестори та урядові агентства все більше звертають ресурси на стартапи та наукові ініціативи, сфокусовані на масштабованих, інтегрованих квантових фотонних рішеннях. Ця тенденція зумовлена обіцянкою QIWP подолати виклики масштабованості та стабільності, з якими стикаються традиційні об’ємні системи квантової оптики.

Великі технологічні компанії, такі як IBM та корпорація Intel, розширили свої портфелі досліджень у квантовій сфері, включаючи інтегровану фотоніку, часто через партнерства з академічними установами та спеціалізованими стартапами. Наприклад, Інститут Пауля Шеррера та Національний інститут стандартів і технологій (NIST) співпрацюють з промисловістю для розробки технологій виготовлення та стандартів для квантових фотонних чіпів. Ці співпраці часто підтримуються державними грантами та інноваційними програмами, особливо в США, ЄС та Азійсько-Тихоокеанському регіоні.

Активність венчурного капіталу посилилася, з фондами, такими як Quantum Exponential та Amadeus Capital Partners, що інвестують в компанії на початковій стадії, які розвивають інтегровані квантові фотонні платформи. Ці інвестиції часто спрямовані на прискорення комерціалізації квантових фотонних процесорів, джерел одиночних фотонів та квантових міжмережевих з’єднань. Додатково, національні ініціативи, такі як Національна програма квантових технологій Великобританії та програма DARPA Quantum Apertures, забезпечують значне нефінансове фінансування для підтримки фундаментальних досліджень і пілотного виробництва.

Ландшафт фінансування також формують стратегічні придбання та корпоративні венчурні фонди, оскільки усталені напівпровідникові та фотонні компанії прагнуть забезпечити інтелектуальну власність та таланти в квантовій сфері. Це конкурентне середовище сприяє швидким інноваціям, з акцентом на розробку виготовлювальних, сумісних з CMOS, квантових фотонних пристроїв. Таким чином, у 2025 році очікується продовження зростання як масштабу, так і різноманіття інвестицій, що позиціонує QIWP як основну частину нової екосистеми квантових технологій.

Виклики та бар’єри: Технічні, комерційні та регуляторні питання

Квантова інтегрована фотоніка на хвилеводах, що використовує фотонні схеми для маніпуляції квантовими станами світла на чіпі, стикається з рядом викликів і бар’єрів, які охоплюють технічну, комерційну та регуляторну сфери, оскільки галузь просувається до практичних застосувань у 2025 році.

Технічні виклики: Однією з основних технічних перешкод є інтеграція високоякісних джерел квантового світла, таких як джерела одиночних фотонів, з низьковитратними хвилеводами та ефективними детекторами на одному чіпі. Досягнення низьких втрат поширення, високої точності квантових вентилів та масштабованих архітектур залишається складним через недоліки матеріалів, змінність виготовлення та чутливість квантових станів до шуму з навколишнього середовища. Крім того, потреба в точному контролі над неідентичність фотонів та точністю заплутаності ускладнює проектування та виготовлення великих фотонних квантових схем. Гібридна інтеграція різних матеріальних платформ (наприклад, кремній, індійський фосфід, літій-ніобат) вводить додаткову складність у плані сумісності та оптимізації продуктивності.

Комерційні бар’єри: Комерціалізація квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах заважає високим витратам на розробку, обмеженому доступу до прогресивних виробничих потужностей та ще не сформованому ланцюгу постачання для фотонних компонентів квантового класу. Ринок квантових фотонних пристроїв лише зароджується, з невеликою кількістю усталених стандартів і обмеженою інтероперабельністю між продуктами від різних постачальників. Ця фрагментація сповільнює прийняття інтегрованих рішень промисловістю та кінцевими користувачами. Крім того, відсутність чіткої “вбивчої програми” для квантової фотоніки, окрім ніші, такої як квантовий розподіл ключів, ускладнює компаніям обґрунтування великих інвестицій.

Регуляторні та стандартизаційні питання: Регуляторні рамки для квантових технологій все ще розвиваються. Існує брак універсально визнаних стандартів для продуктивності пристроїв, безпеки та інтероперабельності, що ускладнює сертифікацію та впровадження, особливо в чутливих секторах, таких як телекомунікації та оборона. Необхідне міжнародне співробітництво для гармонізації стандартів та забезпечення безпечного й етичного використання квантових фотонних технологій. Організації, такі як Міжнародний союз електрозв’язку та Міжнародна організація зі стандартизації, починають вирішувати ці прогалини, але розробка комплексних рекомендацій все ще триває.

Подолання цих викликів вимагатиме злагодженої роботи між академією, промисловістю та урядом для просування матеріалознавства, розробки масштабованих виробничих процесів, підтримки стійкої екосистеми та встановлення чітких регуляторних шляхів для квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах.

Перспективи: Деструктивні інновації та можливості ринку до 2030 року

Майбутнє квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах готується до значних трансформацій до 2030 року, завдяки деструктивним інноваціям і розширенню ринкових можливостей. Оскільки квантові технології зріють, інтегровані фотонні платформи, на яких світло маніпулюється на чіпі, очікується, що стануть основою для масштабованих квантових обчислень, захищених комунікацій і прогресивних сенсорних застосувань.

Однією з найперспективніших інновацій є розвиток гібридних квантових фотонних чіпів, які поєднують різні матеріали, такі як кремній, літій-ніобат та індійський фосфід, для оптимізації продуктивності для специфічних квантових завдань. Ці стратегії гетерогенної інтеграції активно переслідуються провідними науковими установами та учасниками промисловості, такими як IBM та корпорація Intel, щоб подолати поточні обмеження щодо втрат, масштабованості та однорідності пристроїв.

Ще одна деструктивна тенденція — це інтеграція джерел одиночних фотонів і детекторів безпосередньо на фотонні чіпи. Це досягнення, що підтримується такими організаціями, як Національний інститут стандартів і технологій (NIST), очікується, що дозволить створення більш компактних, ефективних та надійних квантових схем. Здатність генерувати, маніпулювати та виявляти квантові стани світла на одному чіпі є критично важливою для реалізації практичних квантових мереж та розподілених квантових обчислень.

Ринкові можливості також розширюються, оскільки технології квантової фотоніки переходять від лабораторних прототипів до комерційних продуктів. Сектор телекомунікацій очікується, що стане раннім adopter, використовуючи квантово-захищені комунікаційні протоколи та ультра-швидку обробку даних. Такі компанії, як Toshiba Corporation, вже проводять пілотні системи квантового розподілу ключів (QKD), засновані на інтегрованій фотоніці, що сигналізує про перехід до реального впровадження.

Дивлячись вперед до 2030 року, очікується, що конвергенція квантової фотоніки з штучним інтелектом та передовими виробничими техніками відкриє нові застосування в біомедичній візуалізації, моніторингу навколишнього середовища та високоточній метрології. Стратегічні інвестиції урядів та промислових консорціумів, таких як Європейська квантова комунікаційна інфраструктура (EuroQCI), прискорюють зростання екосистеми та сприяють міжнародній співпраці.

На завершення, наступні п’ять років можуть свідчити про перехід квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах від дослідної сфери до основи ринку квантових технологій, з деструктивними інноваціями, які прокладають шлях до масштабованих, комерційно життєздатних рішень у різних галузях.

Додаток: Методологія, джерела даних та глосарій

Цей додаток містить опис методології, джерел даних та глосарію, що стосуються вивчення квантової інтегрованої фотоніки на хвилеводах у 2025 році.

Методологія

Методологія дослідження цього розділу включала всебічний перегляд наукової літератури, технічних білих книг та офіційних документів від провідних гравців галузі та наукових установ. Зосереджено увагу на останніх напрацюваннях (2022–2025) у квантовій фотоніці з акцентом на інтегровані платформи хвилеводів. Дані були синтезовані з експериментальних результатів, технічних характеристик продукції та дорожніх карт технологій, опублікованих визнаними організаціями. Інтерв’ю та презентації з основних конференцій, таких як ті, що проводяться Інститутом електричних і електронних інженерів (IEEE) та Оптикою (раніше OSA), також були згадані для забезпечення актуальної інформації.

Джерела даних

• Офіційні публікації та технічні ресурси від фотонних компаній, таких як imec, LioniX International та ams OSRAM.
• Результати досліджень та оновлення технологій від академічних і державних лабораторій, включаючи Національний інститут стандартів і технологій (NIST) та Cambridge Quantum Computing.
• Стандарти та рекомендації від галузевих організацій, таких як Міжнародна електротехнічна комісія (IEC) та Міжнародний союз електрозв’язку (ITU).
• Матеріали конференцій та технічні сесії від SPIE та Optica.

Глосарій

• Інтегрований Хвилевід: Фотонна структура, яка обмежує та направляє світло всередині чіпа, дозволяючи маніпуляцію фотонами на чіпі.
• Квантова Фотоніка: Використання квантових властивостей світла (таких як заплутаність та суперпозиція) для обробки та комунікації інформації.
• Джерело одиночного фотона: Пристрій, що випромінює один фотон за один раз, критично важливий для квантових інформаційних протоколів.
• Заплутаність: Квантове явище, коли два або більше частин є зв’язаними, так що стан одного негайно впливає на стан інших.
• Фотонний кубіт: Квантовий біт, закодований у квантовому стані фотона, що використовується для квантових обчислень і комунікації.

Джерела та посилання

• Міжнародна бізнес-машина (IBM)
• Національний науковий фонд (NSF)
• Thorlabs, Inc.
• Hamamatsu Photonics K.K.
• Inphi Corporation
• Національний інститут стандартів і технологій (NIST)
• Центр квантових обчислень і комунікацій (CQC2T)
• Квантовий прапор
• Інститут Пауля Шеррера
• Xanadu Quantum Technologies Inc.
• Lightelligence
• Імперський коледж Лондона
• Університетський коледж Лондона
• LioniX International
• CSEM
• LIGENTEC
• Covesion Ltd
• LightFab GmbH
• imec
• EUROPRACTICE
• Toshiba Corporation
• ID Quantique SA
• Національна рада досліджень Канади
• Китайська академія наук
• RIKEN
• Amadeus Capital Partners
• Національна програма квантових технологій Великобританії
• програма DARPA Quantum Apertures
• Міжнародний союз електрозв’язку
• Міжнародна організація зі стандартизації
• Інститут електричних і електронних інженерів (IEEE)
• Оптика (раніше OSA)
• LioniX International
• ams OSRAM
• SPIE