Революция в квантовите изчисления: Германски изследователи разработват светлинни модулатори!

Революция в квантовите изчисления: Германски изследователи разработват светлинни модулатори!

Светът на квантовите изчислителни технологии получава нов тласък чрез иновативни изследователски проекти, изпълнявани в различни реномирани институции. Понастоящем проектът на Xinyu Ma в университета в Хайделберг е особено подчертан, който се занимава с разработването на високоскоростни оптоелектронни модулатори за квантови изчисления, използващи ултравиолетова (UV) светлина. UV светлината, известна с високата си енергия при къси дължини на вълните, играе решаваща роля при взаимодействието с атоми и йони, наречени кубити, които са от съществено значение за работата на квантовите компютри. Европейската комисия одобри финансиране от около 218 000 евро за проекта, озаглавен „Високоскоростни интегрирани ултравиолетови електрооптични модулатори“ (HEIVOM) в подкрепа на разработката, извършвана в изследователската група на проф. Пернис. Изпълнението на този проект се ръководи от съществената необходимост от разработване на модулатори, които позволяват светлината да се контролира по ефективен начин - технологична област, която досега се счита за неадекватна uni-heidelberg.de докладвани.

Xinyu Ma, който получи докторска степен от университета Цинхуа в Китай през 2023 г., планира да разработи иновативни оптоелектронни схеми, процеси за нанопроизводство и процеси за 3D нанопечат в своите изследвания. Тези технологии биха могли не само да повишат ефективността, но и да създадат нови възможности за производство и контролиране на светлина, което е от съществено значение за по-нататъшното развитие на квантовите изчисления.

Технологични предизвикателства в квантовите изчисления

Внедряването на квантови компютри, базирани на заредени или неутрални атомни кубити, е от решаващо значение за отключване на техните предимства - включително високо качество на кубитите, отлични времена на кохерентност и качества на вратата. Прецизният контрол върху фокусираните лазерни лъчи представлява едно от най-големите предизвикателства. Този процес изисква специфични устройства за генериране на фокусирани лазерни лъчи, включително лазерни системи и компоненти, които позволяват бърза, мащабируема и програмируема модулация на интензитета или фазата на светлината. Има тези подробности ipms.fraunhofer.de проведе.

Интересен елемент в тази разработка са пространствените светлинни модулатори (SLM), които се използват за програмируема модулация и спомагат за реализирането на ефективни процеси в квантовите изчисления. По-специално, проектът SMAQ във Fraunhofer IPMS се фокусира върху разработването на фазово изместващи, дифракционни MEMS SLMs с огледало за мивка за квантови компютри с неутрален атом. Тази технология предлага значителни предимства пред традиционните модулатори, базирани на течни кристали, като достъп до ултравиолетовия спектрален диапазон и способността за по-плътно сглобяване на атомни qubit регистри, което води до минимизиране на кръстосаните смущения между модулаторните пиксели.

Развитие на пазара и бъдещи перспективи

Търсенето на квантово изчисление нараства. Morgan Stanley прогнозира, че пазарът на квантови компютри от висок клас ще нарасне до 10 милиарда долара годишно до 2025 г. Компаниите, които активно работят по разработването на квантови компютри, включват големи имена като IBM, Google и Alibaba, заедно с иновативни стартиращи компании като Novarion и Rigetti. Разнообразието от квантови компютри може да се раздели на два основни типа: квантови компютри с общо предназначение, които могат да извършват всички видове изчислителни операции, и квантови отгряващи устройства, които са по-прости по структура и изпълняват специализирани задачи. Например VW използва квантов уред за отгряване от D-Wave за оптимизиране на трафик потоците от 2017 г., докато BMW проучва оптимизирането на производствените роботи с квантови компютри, като напр. fraunhofer.de докладвани.

Развитието на квантовата изчислителна технология води до нови начини за решаване на сложни проблеми, които поставят огромни предизвикателства пред традиционните компютри. Вълнуващ пример е способността за ефективно разлагане на малки прости числа, което може да има значителни последици за съществуващите криптосистеми. Предвид огромните предизвикателства, които съществуват при работата с квантови компютри – като необходимостта от изключително ниски температури и електромагнитно екраниране – интегрирането на квантовите изчисления в съществуващите инфраструктури остава едно от ключовите предизвикателства за бъдещето.