Korkean teknologian -valmistaja TRUMPF on käynnistänyt tutkimushankkeen selvittääkseen, voivatko kvanttitietokoneet nopeuttaa seuraavan -sukupolven teollisuuslaserien kehitystä. Hanke voisi muuttaa mallinnuksen työnkulkua lasersektorilla.
Aloite kokoaa yhteen kolme{0}}saksalaista organisaatiota, jotka yhdistävät asiantuntemuksen teollisesta lasertekniikasta, puolijohde-lasersimulaatiosta ja kvantti-mekaanisesta mallintamisesta: TRUMPF, Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT ja Dahlem Center for Complex Quantum Systems Berliinin Freie Universitätissä.
Konsortiota tukee 1,8 miljoonan euron rahoitus Saksan liittovaltion opetus- ja tutkimusministeriöltä sen Application{1}}Oriented Quantum Informatics -ohjelman kautta.
.jpg "news-1-1"){kind=icon}
Nykypäivän teollisuuslaserit suunnitellaan käyttämällä suuria{0}}numeerisia simulaatioita, jotka mallintavat valon muodostumista ja vahvistamista laserin sisällä. Huolimatta suorituskyvyn{2}}laskennan edistymisestä monet näistä laskelmista ovat edelleen laskentaintensiivisiä. TRUMPF-johtaman aloitteen tavoitteena on selvittää, voisivatko kvanttitietokoneet ja niille kehitetyt uudet algoritmit simuloida näitä kvantti{5}}mekaanisia vuorovaikutuksia tehokkaammin kuin perinteiset menetelmät. Jos tämä lähestymistapa onnistuu, se voi lyhentää kehitysjaksoja ja mahdollistaa seuraavan -sukupolven lasersuunnittelun tarkemman optimoinnin.
"Jos ymmärrämme laservalon tuottamiseen ja vahvistamiseen liittyvät fyysiset prosessit tarkemmin, voimme tehdä tuotteistamme entistä tehokkaampia ja parantaa niiden suorituskykyä tulevaisuudessa", sanoi Daniel Basilewitsch, joka johtaa projektia TRUMPF:llä.
Keskeinen haaste on CO₂-laserien sisällä olevien energian{0}siirtoprosessien uudelleenkirjoittaminen tavalla, jonka kvanttitietokone pystyy käsittelemään.
Konsortio keskittyy aluksi CO₂- ja puolijohdelasereihin, kahteen alustaan, joita käytetään laajalti teollisessa valmistuksessa, anturissa ja optisessa viestinnässä. Fraunhofer ILT tuo mukanaan pitkäaikaisen-asiantuntemuksen puolijohdelaserien simuloinnista, kun taas Berliinin tutkijat lisäävät kokemustaan molekyylitörmäysten ja muiden monimutkaisten kvanttiprosessien mallintamisesta. TRUMPF kehittää ensimmäiset kvanttialgoritmit ja tarjoaa tutkimusta ohjaavan teollisen kontekstin.
Tärkeä osa projektia on kääntää olemassa olevat klassiset mallit versioiksi, jotka voivat toimia varhaisilla kvanttiprosessoreilla. Tiimi testaa alustavia kvanttisimulaatiomenetelmiä ja vertaa niitä suoraan vakiintuneiden -suorituskykyisten tietojenkäsittelymenetelmien menetelmiin. Freie Universität Berlinin Christiane Kochin mukaan keskeinen haaste on CO₂-laserien sisällä olevien energian{3}siirtoprosessien uudelleenkirjoittaminen kvanttitietokoneen kanssa. Jos tämä toimii, se voisi ohjata tulevia laserarkkitehtuureja ja jopa tukea kestävyysponnisteluja energiaintensiivisillä aloilla, kuten puolijohdevalmistuksessa, jossa CO₂-lasereilla on keskeinen rooli.
Suuret-kvanttitietokoneet ovat vielä vuosien päässä, mutta konsortiokumppanit pitävät tätä työtä investointina-pitkän aikavälin suorituskykyyn. "On tärkeää rakentaa osaamista tänään, jotta kvanttitietokoneita voidaan käyttää teollisuudessa tulevaisuudessa", Basilewitsch totesi lehdistötiedotteessa.
