Revolução na computação quântica: pesquisadores alemães desenvolvem moduladores de luz!

Revolução na computação quântica: pesquisadores alemães desenvolvem moduladores de luz!

O mundo das tecnologias de computação quântica está recebendo um novo impulso através de projetos de pesquisa inovadores que estão sendo implementados em diversas instituições de renome. Atualmente, ganha destaque especial o projeto de Xinyu Ma, da Universidade de Heidelberg, que trata do desenvolvimento de moduladores optoeletrônicos de alta velocidade para computação quântica utilizando luz ultravioleta (UV). A luz UV, conhecida por sua alta energia em comprimentos de onda curtos, desempenha um papel crucial na interação com átomos e íons chamados qubits, que são essenciais para o funcionamento de computadores quânticos. A Comissão Europeia aprovou um financiamento de cerca de 218.000 euros para o projecto intitulado “Moduladores electro-ópticos ultra-violeta integrados de alta velocidade” (HEIVOM) para apoiar o desenvolvimento realizado no grupo de investigação do Prof. A implementação deste projeto é motivada pela necessidade essencial de desenvolver moduladores que permitam controlar a luz de forma eficiente - uma área tecnológica até agora considerada inadequada uni-heidelberg.de relatado.

Xinyu Ma, que recebeu seu doutorado pela Universidade de Tsinghua, na China, em 2023, planeja desenvolver circuitos optoeletrônicos inovadores, processos de nanofabricação e processos de nanoimpressão 3D em sua pesquisa. Estas tecnologias poderão não só aumentar a eficiência, mas também criar novas possibilidades de produção e controlo de luz, o que é essencial para o futuro desenvolvimento da computação quântica.

Desafios tecnológicos na computação quântica

A implementação de computadores quânticos baseados em qubits atômicos carregados ou neutros é crucial para desbloquear suas vantagens – incluindo alta qualidade de qubit, excelentes tempos de coerência e qualidades de porta. O controle preciso sobre feixes de laser focados representa um dos maiores desafios. Este processo requer dispositivos específicos para geração de feixes de laser focados, incluindo sistemas de laser e componentes que permitem modulação rápida, escalável e programável da intensidade ou fase da luz. Tem esses detalhes ipms.fraunhofer.de mantido.

Um elemento interessante neste desenvolvimento são os moduladores de luz espacial (SLMs), que são usados ​​para modulação programável e ajudam a realizar processos eficientes na computação quântica. Em particular, o projeto SMAQ no Fraunhofer IPMS concentra-se no desenvolvimento de SLMs MEMS de espelho difrativo e mudança de fase para computadores quânticos de átomos neutros. Esta tecnologia oferece vantagens significativas sobre os moduladores tradicionais baseados em cristal líquido, como o acesso à faixa espectral ultravioleta e a capacidade de montar registros qubit atômicos de forma mais densa, resultando na minimização da diafonia entre os pixels do modulador.

Desenvolvimento do mercado e perspectivas futuras

A demanda por computação quântica está aumentando. A Morgan Stanley prevê que o mercado de computadores quânticos topo de gama crescerá para 10 mil milhões de dólares por ano até 2025. As empresas que trabalham activamente no desenvolvimento de computadores quânticos incluem grandes nomes como IBM, Google e Alibaba, juntamente com start-ups inovadoras como Novarion e Rigetti. A variedade de computadores quânticos pode ser dividida em dois tipos principais: computadores quânticos de uso geral, que podem realizar todos os tipos de operações computacionais, e recozedores quânticos, que são mais simples em estrutura e executam tarefas especializadas. Por exemplo, a VW tem usado um recozimento quântico da D-Wave para otimizar os fluxos de tráfego desde 2017, enquanto a BMW está pesquisando a otimização de robôs de fabricação com computadores quânticos, como fraunhofer.de relatado.

Os desenvolvimentos na tecnologia de computação quântica estão levando a novas maneiras de resolver problemas complexos que representam enormes desafios para os computadores tradicionais. Um exemplo interessante é a capacidade de decompor eficientemente pequenos números primos, o que poderia ter implicações significativas para os criptosistemas existentes. Dados os enormes desafios que existem na operação de computadores quânticos – como a necessidade de temperaturas extremamente baixas e de blindagem eletromagnética – a integração da computação quântica nas infraestruturas existentes continua a ser um dos principais desafios para o futuro.