Forradalom a kvantumszámítástechnikában: német kutatók fénymodulátorokat fejlesztenek!

Forradalom a kvantumszámítástechnikában: német kutatók fénymodulátorokat fejlesztenek!

A kvantumszámítási technológiák világa új lendületet kap a különböző neves intézményekben megvalósuló innovatív kutatási projektek révén. Jelenleg Xinyu Ma projektje a Heidelbergi Egyetemen különösen kiemelendő, amely nagy sebességű optoelektronikai modulátorok fejlesztésével foglalkozik az ultraibolya (UV) fényt használó kvantumszámításhoz. A rövid hullámhosszúságú nagy energiájáról ismert UV-fény döntő szerepet játszik a kvantumszámítógépek működéséhez nélkülözhetetlen atomokkal és ionokkal, az úgynevezett qubitekkel való kölcsönhatásban. Az Európai Bizottság mintegy 218 000 eurós támogatást hagyott jóvá a „Nagy sebességű integrált ultraibolya elektro-optikai modulátorok” (HEIVOM) projekthez, amely Prof. Pernice kutatócsoportjában végzett fejlesztést támogatja. A projekt megvalósítását a fény hatékony szabályozását lehetővé tevő modulátorok kifejlesztésének alapvető igénye vezérli – ez a technológiai terület eddig nem volt megfelelő. uni-heidelberg.de jelentették.

Xinyu Ma, aki 2023-ban doktorált a kínai Tsinghua Egyetemen, innovatív optoelektronikai áramkörök, nanogyártási folyamatok és 3D nanonyomtatási eljárások fejlesztését tervezi kutatásai során. Ezek a technológiák nemcsak a hatékonyságot növelhetik, hanem új lehetőségeket is teremthetnek a fény előállítására és vezérlésére, ami elengedhetetlen a kvantumszámítástechnika továbbfejlesztéséhez.

Technológiai kihívások a kvantumszámításban

A töltött vagy semleges atomi qubiteken alapuló kvantumszámítógépek megvalósítása kulcsfontosságú az előnyeik – köztük a kiváló qubit-minőség, a kiváló koherenciaidő és a kapuminőség – kiaknázása szempontjából. A fókuszált lézersugarak precíz vezérlése az egyik legnagyobb kihívás. Ez a folyamat speciális eszközöket igényel a fókuszált lézersugarak előállításához, beleértve a lézerrendszereket és alkatrészeket, amelyek lehetővé teszik a fényintenzitás vagy fázis gyors, skálázható és programozható modulálását. Ezekkel a részletekkel rendelkezik ipms.fraunhofer.de tartott.

Ennek a fejlesztésnek érdekes elemei a térbeli fénymodulátorok (SLM-ek), amelyeket programozható modulációra használnak, és hatékony folyamatok megvalósítását segítik elő a kvantumszámításban. A Fraunhofer IPMS SMAQ projektje különösen a fáziseltoló, diffrakciós nyelő-tükör MEMS SLM-ek fejlesztésére összpontosít semleges atomos kvantumszámítógépekhez. Ez a technológia jelentős előnyöket kínál a hagyományos folyadékkristály-alapú modulátorokhoz képest, például hozzáférést biztosít az ultraibolya spektrum tartományához, és lehetővé teszi az atomi qubit regiszterek sűrűbb összeállítását, ami minimalizálja a modulátor pixelek közötti áthallást.

Piaci fejlődés és jövőbeli kilátások

A kvantumszámítástechnika iránti kereslet növekszik. A Morgan Stanley előrejelzése szerint a csúcskategóriás kvantumszámítógépek piaca 2025-re évi 10 milliárd dollárra fog növekedni. A kvantumszámítógépek fejlesztésén aktívan dolgozó vállalatok között olyan nagy nevek is találhatók, mint az IBM, a Google és az Alibaba, valamint olyan innovatív induló vállalkozások, mint a Novarion és a Rigetti. A kvantumszámítógépek sokfélesége két fő típusra osztható: az általános célú kvantumszámítógépekre, amelyek minden típusú számítási művelet elvégzésére képesek, valamint a kvantumhangolókra, amelyek szerkezetükben egyszerűbbek és speciális feladatokat látnak el. A VW például 2017 óta használja a D-Wave kvantumhűtőjét a forgalom optimalizálására, míg a BMW a gyártórobotok kvantumszámítógépekkel történő optimalizálását kutatja, mint pl. fraunhofer.de jelentették.

A kvantumszámítástechnika fejlődése új módozatokhoz vezet az összetett problémák megoldására, amelyek óriási kihívást jelentenek a hagyományos számítógépek számára. Izgalmas példa a kis prímszámok hatékony bontásának képessége, ami jelentős hatással lehet a meglévő kriptorendszerekre. Tekintettel a kvantumszámítógépek üzemeltetése előtt álló óriási kihívásokra – például a rendkívül alacsony hőmérsékletre és az elektromágneses árnyékolásra – a kvantumszámítástechnika integrálása a meglévő infrastruktúrákba továbbra is a jövő egyik legfontosabb kihívása marad.