Revolution inden for kvanteberegning: Tyske forskere udvikler lysmodulatorer!

Revolution inden for kvanteberegning: Tyske forskere udvikler lysmodulatorer!

Verden af ​​kvantecomputerteknologier får ny fremdrift gennem innovative forskningsprojekter, der implementeres på forskellige anerkendte institutioner. I øjeblikket fremhæves Xinyu Ma's projekt ved Universitetet i Heidelberg særligt, som omhandler udviklingen af ​​højhastigheds optoelektroniske modulatorer til kvanteberegning ved hjælp af ultraviolet (UV) lys. UV-lys, der er kendt for sin høje energi ved korte bølgelængder, spiller en afgørende rolle i vekselvirkningen med atomer og ioner kaldet qubits, som er afgørende for driften af ​​kvantecomputere. Europa-Kommissionen har godkendt finansiering på omkring 218.000 euro til projektet med titlen "Højhastigheds integrerede ultraviolette elektrooptiske modulatorer" (HEIVOM) for at støtte udviklingen udført i Prof. Pernice's forskningsgruppe. Implementeringen af ​​dette projekt er drevet af det væsentlige behov for at udvikle modulatorer, der gør det muligt at styre lyset på en effektiv måde - et teknologisk område, der hidtil har været anset for utilstrækkeligt uni-heidelberg.de rapporteret.

Xinyu Ma, som modtog sin doktorgrad fra Tsinghua University i Kina i 2023, planlægger at udvikle innovative optoelektroniske kredsløb, nanofremstillingsprocesser og 3D nanoprint-processer i sin forskning. Disse teknologier kunne ikke blot øge effektiviteten, men også skabe nye muligheder for at producere og styre lys, hvilket er afgørende for den videre udvikling af kvanteberegning.

Teknologiske udfordringer inden for kvanteberegning

Implementeringen af ​​kvantecomputere baseret på ladede eller neutrale atomare qubits er afgørende for at frigøre deres fordele – herunder høj qubit-kvalitet, fremragende kohærenstider og gate-kvaliteter. Præcis kontrol over fokuserede laserstråler repræsenterer en af ​​de største udfordringer. Denne proces kræver specifikke enheder til at generere fokuserede laserstråler, herunder lasersystemer og komponenter, der muliggør hurtig, skalerbar og programmerbar modulering af lysintensitet eller fase. Har disse detaljer ipms.fraunhofer.de afholdt.

Et interessant element i denne udvikling er de rumlige lysmodulatorer (SLM'er), som bruges til programmerbar modulering og hjælper med at realisere effektive processer inden for kvanteberegning. Især SMAQ-projektet hos Fraunhofer IPMS fokuserer på udviklingen af ​​faseskiftende, diffraktive synke-spejl MEMS SLM'er til neutral-atom kvantecomputere. Denne teknologi giver betydelige fordele i forhold til traditionelle flydende krystal-baserede modulatorer, såsom adgang til det ultraviolette spektralområde og evnen til at samle atomare qubit-registre tættere, hvilket resulterer i minimering af krydstale mellem modulatorpixel.

Markedsudvikling og fremtidsudsigter

Efterspørgslen efter kvantecomputere er stigende. Morgan Stanley forudser, at markedet for avancerede kvantecomputere vil vokse til 10 milliarder dollars om året i 2025. Virksomheder, der aktivt arbejder på udviklingen af ​​kvantecomputere, omfatter store navne som IBM, Google og Alibaba sammen med innovative start-ups som Novarion og Rigetti. Udvalget af kvantecomputere kan opdeles i to hovedtyper: kvantecomputere til generelle formål, som kan udføre alle typer computeroperationer, og kvanteudglødningsapparater, som er enklere i struktur og udfører specialiserede opgaver. For eksempel har VW siden 2017 brugt en kvantegløder fra D-Wave til at optimere trafikstrømmene, mens BMW forsker i optimering af fremstilling af robotter med kvantecomputere, som f.eks. fraunhofer.de rapporteret.

Udviklingen inden for kvantecomputerteknologi fører til nye måder at løse komplekse problemer på, som udgør enorme udfordringer for traditionelle computere. Et spændende eksempel er evnen til effektivt at nedbryde små primtal, hvilket kan have betydelige konsekvenser for eksisterende kryptosystemer. I betragtning af de enorme udfordringer, der findes i driften af ​​kvantecomputere – såsom behovet for ekstremt lave temperaturer og elektromagnetisk afskærmning – er integration af kvantecomputere i eksisterende infrastrukturer fortsat en af ​​de vigtigste udfordringer for fremtiden.