Ο κατασκευαστής υψηλής-τεχνολογίας TRUMPF ξεκίνησε μια ερευνητική προσπάθεια για να διερευνήσει εάν οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να επιταχύνουν την ανάπτυξη βιομηχανικών λέιζερ επόμενης- γενιάς, ένα έργο που θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει τις ροές εργασίας μοντελοποίησης στον τομέα των λέιζερ.
Η πρωτοβουλία συγκεντρώνει τρεις{0}}οργανισμούς με έδρα τη Γερμανία που συνδυάζουν την τεχνογνωσία στη βιομηχανική μηχανική λέιζερ, την προσομοίωση ημιαγωγών-λέιζερ και την κβαντική-μηχανική μοντελοποίηση: TRUMPF, το Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT και το Dahlem Center for Complex Quantum Systems στο Freie Universitä.
Η κοινοπραξία υποστηρίζεται με χρηματοδότηση 1,8 εκατομμυρίων ευρώ από το Γερμανικό Ομοσπονδιακό Υπουργείο Παιδείας και Έρευνας μέσω του προγράμματος Application-Oriented Quantum Informatics.
.jpg "news-1-1"){kind=icon}
Τα σημερινά βιομηχανικά λέιζερ έχουν σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας-μεγάλες αριθμητικές προσομοιώσεις που μοντελοποιούν τον τρόπο με τον οποίο δημιουργείται και ενισχύεται το φως μέσα στο λέιζερ. Παρά τις προόδους στον υπολογισμό υψηλών-απόδοσης, πολλοί από αυτούς τους υπολογισμούς παραμένουν υπολογιστικά εντατικοί. Η πρωτοβουλία του TRUMPF-στοχεύει να προσδιορίσει εάν οι κβαντικοί υπολογιστές και οι νέοι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν για αυτούς, θα μπορούσαν να προσομοιώσουν αυτές τις κβαντικές-μηχανικές αλληλεπιδράσεις πιο αποτελεσματικά από τις παραδοσιακές μεθόδους. Εάν είναι επιτυχής, αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να συντομεύσει τους κύκλους ανάπτυξης και να επιτρέψει την ακριβέστερη βελτιστοποίηση των σχεδίων λέιζερ επόμενης-γενιάς.
«Εάν κατανοήσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τις φυσικές διαδικασίες που εμπλέκονται στη δημιουργία και την ενίσχυση του φωτός λέιζερ, θα είμαστε σε θέση να κάνουμε τα προϊόντα μας ακόμα πιο αποτελεσματικά και να αυξήσουμε την απόδοσή τους στο μέλλον», δήλωσε ο Daniel Basilewitsch, επικεφαλής του έργου στην TRUMPF.
Μια βασική πρόκληση είναι η επανεγγραφή των διαδικασιών-μεταφοράς ενέργειας μέσα στα λέιζερ CO₂ με τρόπο που μπορεί να χειριστεί ένας κβαντικός υπολογιστής.
Η κοινοπραξία θα επικεντρωθεί αρχικά σε λέιζερ CO₂ και λέιζερ ημιαγωγών, δύο πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανική κατασκευή, τις αισθητήρες και τις οπτικές επικοινωνίες. Το Fraunhofer ILT προσφέρει μακροχρόνια-εξειδίκευση στην προσομοίωση λέιζερ ημιαγωγών, ενώ οι ερευνητές στο Βερολίνο θα συνεισφέρουν την εμπειρία τους στη μοντελοποίηση μοριακών συγκρούσεων και άλλων πολύπλοκων κβαντικών διεργασιών. Το TRUMPF θα αναπτύξει τους πρώτους κβαντικούς αλγόριθμους και θα παρέχει βιομηχανικό πλαίσιο που θα καθοδηγεί την έρευνα.
Ένα σημαντικό μέρος του έργου είναι η μετάφραση των υπαρχόντων κλασικών μοντέλων σε εκδόσεις που μπορούν να τρέξουν σε πρώιμους κβαντικούς επεξεργαστές. Η ομάδα θα δοκιμάσει προκαταρκτικές μεθόδους κβαντικής προσομοίωσης και θα τις συγκρίνει απευθείας με αυτές από καθιερωμένες υπολογιστικές προσεγγίσεις υψηλής απόδοσης. Μια βασική πρόκληση είναι η επανεγγραφή των διαδικασιών μεταφοράς ενέργειας- μέσα στα λέιζερ CO₂ με τρόπο που μπορεί να χειριστεί ένας κβαντικός υπολογιστής, σύμφωνα με την Christiane Koch του Freie Universität Berlin. Εάν αυτό λειτουργήσει, θα μπορούσε να καθοδηγήσει τις μελλοντικές αρχιτεκτονικές λέιζερ και ακόμη και να υποστηρίξει τις προσπάθειες βιωσιμότητας σε τομείς-εντατικής ενέργειας, όπως η κατασκευή ημιαγωγών, όπου τα λέιζερ CO₂ διαδραματίζουν ουσιαστικό ρόλο.
Οι κβαντικοί υπολογιστές μεγάλης κλίμακας-απομένουν χρόνια μακριά, αλλά οι εταίροι της κοινοπραξίας θεωρούν αυτό το έργο ως επένδυση σε μακροπρόθεσμη- ικανότητα. «Είναι σημαντικό να δημιουργηθεί η τεχνογνωσία σήμερα, ώστε οι κβαντικοί υπολογιστές να μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία στο μέλλον», σημείωσε ο Basilewitsch σε δελτίο τύπου.
