Arkeon löser viktig utmaning för industriell tillverkning av chip till kvantdatorer – Nytt portföljbolag hos Chalmers Ventures

Arkeon är ett nytt deeptech-bolag i Chalmers Ventures portfölj. Företaget har utvecklat en metod för att i efterhand finjustera frekvensen hos qubitar på kvantchip. Därmed löser man två av de största utmaningarna för industriell tillverkning av kvantdatorer: möjligheten att skala upp antalet qubitar per chip och att undvika kassation av chip som annars hade blivit obrukbara.

Framtidens marknad för chip till kvantdatorer kommer vara enorm. Men än finns ingen storskalig produktion av kvantchip i världen. Ett hinder för det är problemet med så kallade frekvenskollisioner och så kallad crosstalk.

Förenklat kan det liknas vid att stämma ett stränginstrument: varje qubit på chipet motsvarar en sträng som måste träffa sin exakta ton. På en gitarr med sex strängar är det hanterbart, men när antalet qubitar växer till hundratals eller tusentals blir det snarare som att stämma ett instrument med hundratusentals strängar, en enda falsk ton förstör hela ackordet. Utan ett sätt att finjustera efter produktionen riskerar hela chip att gå till spillo.

-Problemet idag är att det finns stora tillverkningsosäkerheter när man ska sätta qubitens frekvens. När man har flera qubitar börjar frekvenser överlappa varandra. Enkelt uttryckt kan man säga att det blir en frekvenskollision. Om qubitarna ligger för nära varandra i frekvens överlappar de varandra och då fungerar ingenting till slut, säger Peter Hörstedt, VD på Arkeon.

Chalmers Ventures har en växande skara startups sprungna ur kvantdatorforskning. I Arkeon ser Chalmers Ventures en teknologi som har mycket stor tillväxtpotential.

-Arkeons teknologi är en plattformsteknologi som helt enkelt förbättrar produktionsprecisionen hos superledande kvantdatorer och fundamentalt ökar dess skalbarhet och användbarhet. Man löser det prestandaförlustproblem som alla kvantdatorutvecklare just nu brottas med, säger David Storek, Venture Creation Manager, Pre-seed Investment Director, på Chalmers Ventures.

-Som investerare hos Chalmers Ventures tycker jag att vi har haft tur att få vara delaktiga i en så fundamental teknikförbättring och kommer vidare stödja bolaget på alla sätt framöver.

Det Arkeon gör kan liknas vid att ge kvantchipet sina stämskruvar först efter att gitarren är byggd. Med deras metod – trimning – kan varje “sträng” (qubit) justeras tills den har rätt ton. Tidigare lösningar försökte stämma strängarna redan innan instrumentet byggdes färdigt, vilket ofta ledde till ineffektivitet och ett ostämt instrument. Genom att trimma i efterhand kan hela instrumentet – chipet – komma i harmoni, med renare ackord och betydligt högre precision.

Metoden innebär att Arkeon sänder elektriska pulser genom strängarna (qubitarnas Josephson-övergångar). Dessa pulser manipulerar resistansen på strängarna som korrelerar till frekvensen.

-När man producerar ett kvantchip idag med tio qubitar, så har du en procentprecision med på fem till tio procent. Då går inte chipet att använda. Idag slänger man chipet och gör ett nytt. Så vi löser både uppskalningsproblemet och utbytesproblemet, säger Peter Hörstedt.

Idag har de en affärsmodell som bygger på postorder. Olika lab skickar chip som inte fungerar, Arkeon ställer in frekvensen och sänder tillbaka. I framtiden ser Peter Hörstedt att Arkeons metod är integrerad i fabrikstillverkning av chip.

-Industrin vill uppnå miljoner qubitar under 2030-talet. Det kommer att vara helt omöjligt att genomföra med de problemen man får idag, genom de här problemen. Det kommer inte gå att skala. Vi vill vara med och bygga upp möjligheten för sådan industriell tillverkning genom att vara sista steget i värdekedjan innan chipet paketeras och levereras. säger Peter Hörstedt.

I den nära framtiden behöver Arkeon validera tekniken. Bolaget har visat att metoden fungerar på Chalmers. Grunden i företaget är forskning som bedrivits inom ramen för det nationella kvantdatorprojektet på Wallenberg Center for Quantum Technology, WACQT, som koordineras från Chalmers.

-Nu validerar vi att vår teknik fungerar på andra typer av qubit-arkitekturer, säger Peter Hörstedt.

Nästa steg är kommersiellt projekt med en chiptillverkare.

Teamet

• Peter Hörstedt, CEO
• PhD Andreas Nylander CTO, Senior forskningsingenjör i kvantteknologi, mikroteknologi och nanovetenskap vid Chalmers tekniska högskola. Medgrundare och forskare på WACQT-projektet (Wallenberg Centre for Quantum Technology)PhD
• Marcus Rommel Scentific Advisor, Senior forskningsingenjör i kvantteknologi, mikroteknologi och nanovetenskap vid Chalmers tekniska högskola

Kontakt

• David Storek, Chalmers Ventures, +46 (0) 709 43 87 87
• Peter Hörstedt, CEO, Arkeon + 46 (0)722 18 28 20

///////////////////////// ENGLISH /////////////////////////

Arkeon Solves Key Challenge in Industrial Quantum Chip Manufacturing – New Chalmers Ventures portfolio company

Arkeon is a new company in the Chalmers Ventures portfolio. The company has developed a method to fine-tune the frequency of qubits on quantum chips after production. This innovation addresses two of the biggest challenges in industrial quantum computer manufacturing: scaling up the number of qubits per chip and avoiding the scrapping of chips that would otherwise be unusable.

The future market for quantum computer chips is expected to be enormous. However, no large-scale production of quantum chips exists today. One major obstacle is the issue of frequency collisions and crosstalk. Simply put, it’s like tuning a string instrument: each qubit on the chip corresponds to a string that must hit its exact note. With a six-string guitar, this is manageable, but when the number of qubits grows into the hundreds or thousands, it’s more like tuning an instrument with hundreds of thousands of strings, one wrong note ruins the entire chord. Without a way to fine-tune after production, entire chips risk being wasted.

-The problem today is that there are major manufacturing uncertainties when setting the qubit frequency. When you have multiple qubits, their frequencies start to overlap. In simple terms, it becomes a frequency collision. If the qubits are too close in frequency, they interfere with each other and nothing works, says Peter Hörstedt, CEO of Arkeon.

Chalmers Ventures has a growing number of startups emerging from quantum computing research. In Arkeon, Chalmers Ventures sees a technology with significant growth potential.

-Arkeon’s technology is a platform technology that improves production precision in superconducting quantum computers and fundamentally increases their scalability and usability. It solves the performance loss problem that all quantum computer developers are currently struggling with, says David Storek, Venture Creation Manager and Pre-seed Investment Director at Chalmers Ventures.

-As an investor at Chalmers Ventures, I believe we’ve been fortunate to be part of such a fundamental technological advancement and will continue to support the company in every way moving forward.

What Arkeon does can be likened to giving the quantum chip its tuning pegs after the guitar has been built. With their method—trimming—each “string” (qubit) can be adjusted until it hits the right note. Previous solutions tried to tune the strings before the instrument was fully built, often resulting in inefficiency and a poorly tuned instrument. By trimming afterward, the entire instrument—the chip—can be brought into harmony, with cleaner chords and significantly higher precision.

The method involves sending electrical pulses through the strings (the qubits’ Josephson junctions). These pulses manipulate the resistance of the strings, which correlates to their frequency.

-When you produce a quantum chip today with ten qubits, you get a frequency precision of only five to ten percent. That makes the chip unusable. Today, chips are discarded and new ones made. So we solve both the scalability problem and the yield problem, says Peter Hörstedt.

Currently, Arkeon operates with a mail-order business model. Labs send in non-functioning chips, Arkeon adjusts the frequencies, and sends them back. In the future, Peter Hörstedt envisions Arkeon’s method being integrated into factory chip production.

-The industry aims to reach millions of qubits in the 2030s. That will be impossible with today’s problems. Scaling won’t be feasible. We want to help enable industrial manufacturing by being the final step in the value chain before the chip is packaged and delivered, says Peter Hörstedt.

In the near future, Arkeon needs to validate the technology. The company has demonstrated that the method works at Chalmers. The foundation of the company is research conducted within the national quantum computer project at the Wallenberg Center for Quantum Technology (WACQT), coordinated from Chalmers.

-We are now validating that our technology works on other types of qubit architectures, says Peter Hörstedt.

The next step is a commercial project with a chip manufacturer.

The Team

• Peter Hörstedt, CEO
• PhD Andreas Nylander CTO, Senior Research Engineer, Quantum Technology, Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology. Co-founder and researcher at WACQT-projektet (Wallenberg Centre for Quantum Technology)
• Phd Marcus Rommel Scentific Advisor, Senior Research Engineer, Quantum Technology, Microtechnology and Nanoscience, Chalmers University of Technology.

Contact

• David Storek, Chalmers Ventures, +46 (0) 709 43 87 87
• Peter Hörstedt, CEO, Arkeon + 46 (0)722 18 28 20