Revolūcija kvantu skaitļošanā: vācu pētnieki izstrādā gaismas modulatorus!

Revolūcija kvantu skaitļošanā: vācu pētnieki izstrādā gaismas modulatorus!

Kvantu skaitļošanas tehnoloģiju pasaule saņem jaunu impulsu, pateicoties inovatīviem pētniecības projektiem, kas tiek īstenoti dažādās atzītās iestādēs. Pašlaik īpaši izcelts ir Xinyu Ma projekts Heidelbergas Universitātē, kas nodarbojas ar ātrdarbīgu optoelektronisko modulatoru izstrādi kvantu skaitļošanai, izmantojot ultravioleto (UV) gaismu. UV gaismai, kas pazīstama ar savu lielo enerģiju īsos viļņu garumos, ir izšķiroša nozīme mijiedarbībā ar atomiem un joniem, ko sauc par kubitiem, kas ir būtiski kvantu datoru darbībai. Eiropas Komisija ir apstiprinājusi finansējumu aptuveni 218 000 eiro apmērā projektam “Ātrdarbīgi integrētie ultravioletie elektrooptiskie modulatori” (HEIVOM), lai atbalstītu prof. Pernice pētniecības grupā veikto izstrādi. Šī projekta īstenošanas pamatā ir būtiska nepieciešamība izstrādāt modulatorus, kas ļauj efektīvi kontrolēt gaismu - tehnoloģisko jomu, kas līdz šim tika uzskatīta par neatbilstošu. uni-heidelberg.de ziņots.

Xinyu Ma, kurš 2023. gadā ieguva doktora grādu Tsinghua Universitātē Ķīnā, savos pētījumos plāno izstrādāt inovatīvas optoelektroniskās shēmas, nanoražošanas procesus un 3D nanodrukas procesus. Šīs tehnoloģijas varētu ne tikai palielināt efektivitāti, bet arī radīt jaunas iespējas gaismas ražošanai un kontrolei, kas ir būtiska kvantu skaitļošanas tālākai attīstībai.

Tehnoloģiskie izaicinājumi kvantu skaitļošanā

Uz uzlādētiem vai neitrāliem atomu kubitiem balstītu kvantu datoru ieviešanai ir izšķiroša nozīme, lai izmantotu to priekšrocības, tostarp augstu kubitu kvalitāti, izcilus koherences laikus un vārtu īpašības. Precīza fokusētu lāzera staru kontrole ir viens no lielākajiem izaicinājumiem. Šim procesam ir nepieciešamas īpašas ierīces fokusētu lāzera staru ģenerēšanai, tostarp lāzeru sistēmas un komponenti, kas nodrošina ātru, mērogojamu un programmējamu gaismas intensitātes vai fāzes modulāciju. Ir šīs detaļas ipms.fraunhofer.de notika.

Interesants elements šajā attīstībā ir telpiskie gaismas modulatori (SLM), kas tiek izmantoti programmējamai modulācijai un palīdz realizēt efektīvus procesus kvantu skaitļošanā. Jo īpaši SMAQ projekts Fraunhofer IPMS koncentrējas uz fāzu nobīdes, difrakcijas izlietnes-spoguļa MEMS SLM izstrādi neitrālu atomu kvantu datoriem. Šī tehnoloģija piedāvā ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajiem šķidro kristālu modulatoriem, piemēram, piekļuvi ultravioletā spektra diapazonam un iespēju blīvāk montēt atomu kubitu reģistrus, kā rezultātā tiek samazināta šķērsruna starp modulatora pikseļiem.

Tirgus attīstība un nākotnes perspektīvas

Pieaug pieprasījums pēc kvantu skaitļošanas. Morgan Stanley prognozē, ka augstākās klases kvantu datoru tirgus pieaugs līdz 10 miljardiem dolāru gadā līdz 2025. gadam. Uzņēmumi, kas aktīvi strādā pie kvantu datoru izstrādes, ietver tādus lielus uzņēmumus kā IBM, Google un Alibaba, kā arī inovatīvus jaunuzņēmumus, piemēram, Novarion un Rigetti. Kvantu datoru daudzveidību var iedalīt divos galvenajos veidos: universālie kvantu datori, kas var veikt visa veida skaitļošanas operācijas, un kvantu rūdītāji, kas ir vienkāršāki pēc struktūras un veic specializētus uzdevumus. Piemēram, VW jau kopš 2017. gada izmanto D-Wave kvantu atlaidinātāju, lai optimizētu satiksmes plūsmas, savukārt BMW pēta ražošanas robotu optimizāciju ar kvantu datoriem, piemēram, fraunhofer.de ziņots.

Kvantu skaitļošanas tehnoloģiju attīstība rada jaunus veidus, kā atrisināt sarežģītas problēmas, kas tradicionālajiem datoriem rada milzīgas problēmas. Aizraujošs piemērs ir spēja efektīvi sadalīt mazus pirmskaitļus, kas varētu būtiski ietekmēt esošās kriptosistēmas. Ņemot vērā milzīgos izaicinājumus, kas pastāv kvantu datoru darbībā, piemēram, nepieciešamību pēc ārkārtīgi zemām temperatūrām un elektromagnētiskā ekranējuma, kvantu skaitļošanas integrēšana esošajās infrastruktūrās joprojām ir viens no galvenajiem izaicinājumiem nākotnē.