Revolutie in quantum computing: Duitse onderzoekers ontwikkelen lichtmodulatoren!

Revolutie in quantum computing: Duitse onderzoekers ontwikkelen lichtmodulatoren!

De wereld van quantum computing-technologieën krijgt een nieuwe impuls doordat innovatieve onderzoeksprojecten worden uitgevoerd bij verschillende gerenommeerde instellingen. Momenteel wordt vooral het project van Xinyu Ma aan de Universiteit van Heidelberg benadrukt, dat zich bezighoudt met de ontwikkeling van snelle opto-elektronische modulatoren voor kwantumcomputers met behulp van ultraviolet (UV) licht. UV-licht, bekend om zijn hoge energie bij korte golflengten, speelt een cruciale rol in de interactie met atomen en ionen, qubits genaamd, die essentieel zijn voor de werking van kwantumcomputers. De Europese Commissie heeft een financiering van ongeveer 218.000 euro goedgekeurd voor het project getiteld “High-speed geïntegreerde ultra-violet electro-optic modulators” (HEIVOM) ter ondersteuning van de ontwikkeling die wordt uitgevoerd in de onderzoeksgroep van prof. Pernice. De implementatie van dit project wordt gedreven door de essentiële noodzaak om modulatoren te ontwikkelen waarmee licht op een efficiënte manier kan worden gecontroleerd - een technologisch gebied dat tot nu toe als ontoereikend werd beschouwd uni-heidelberg.de gemeld.

Xinyu Ma, die in 2023 promoveerde aan de Tsinghua Universiteit in China, is van plan om in zijn onderzoek innovatieve opto-elektronische circuits, nanoproductieprocessen en 3D-nanoprintprocessen te ontwikkelen. Deze technologieën kunnen niet alleen de efficiëntie verhogen, maar ook nieuwe mogelijkheden creëren voor het produceren en controleren van licht, wat essentieel is voor de verdere ontwikkeling van quantum computing.

Technologische uitdagingen in quantum computing

De implementatie van kwantumcomputers op basis van geladen of neutrale atomaire qubits is cruciaal voor het ontsluiten van hun voordelen, waaronder hoge qubit-kwaliteit, uitstekende coherentietijden en poortkwaliteiten. Nauwkeurige controle over gerichte laserstralen vormt een van de grootste uitdagingen. Dit proces vereist specifieke apparaten voor het genereren van gerichte laserstralen, inclusief lasersystemen en componenten die snelle, schaalbare en programmeerbare modulatie van de lichtintensiteit of fase mogelijk maken. Heeft deze details ipms.fraunhofer.de gehouden.

Een interessant element in deze ontwikkeling zijn de ruimtelijke lichtmodulatoren (SLM's), die worden gebruikt voor programmeerbare modulatie en helpen bij het realiseren van efficiënte processen in quantum computing. In het bijzonder richt het SMAQ-project bij Fraunhofer IPMS zich op de ontwikkeling van faseverschuivende, diffractieve sink-mirror MEMS SLM's voor kwantumcomputers met neutrale atomen. Deze technologie biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele op vloeibare kristallen gebaseerde modulators, zoals toegang tot het ultraviolette spectrale bereik en de mogelijkheid om atomaire qubit-registers dichter samen te stellen, wat resulteert in een minimalisering van overspraak tussen modulatorpixels.

Marktontwikkeling en toekomstperspectieven

De vraag naar quantum computing neemt toe. Morgan Stanley voorspelt dat de markt voor hoogwaardige kwantumcomputers in 2025 zal groeien tot $10 miljard per jaar. Tot de bedrijven die actief werken aan de ontwikkeling van kwantumcomputers behoren grote namen als IBM, Google en Alibaba, naast innovatieve start-ups als Novarion en Rigetti. De verscheidenheid aan kwantumcomputers kan worden onderverdeeld in twee hoofdtypen: kwantumcomputers voor algemene doeleinden, die alle soorten computerbewerkingen kunnen uitvoeren, en kwantum-annealers, die eenvoudiger van structuur zijn en gespecialiseerde taken uitvoeren. Zo gebruikt VW sinds 2017 een quantum-annealer van D-Wave om de verkeersstromen te optimaliseren, terwijl BMW onderzoek doet naar de optimalisatie van productierobots met quantumcomputers, zoals fraunhofer.de gemeld.

Ontwikkelingen in de quantumcomputertechnologie leiden tot nieuwe manieren om complexe problemen op te lossen die enorme uitdagingen vormen voor traditionele computers. Een spannend voorbeeld is de mogelijkheid om kleine priemgetallen efficiënt te ontbinden, wat aanzienlijke gevolgen zou kunnen hebben voor bestaande cryptosystemen. Gezien de enorme uitdagingen die bestaan ​​bij het functioneren van kwantumcomputers – zoals de behoefte aan extreem lage temperaturen en elektromagnetische afscherming – blijft het integreren van kwantumcomputing in bestaande infrastructuren een van de belangrijkste uitdagingen voor de toekomst.