Revoluție în calculul cuantic: cercetătorii germani dezvoltă modulatoare de lumină!

Revoluție în calculul cuantic: cercetătorii germani dezvoltă modulatoare de lumină!

Lumea tehnologiilor de calcul cuantic primește un nou impuls prin proiecte de cercetare inovatoare implementate la diferite instituții de renume. În prezent, este evidențiat în mod deosebit proiectul lui Xinyu Ma de la Universitatea din Heidelberg, care se ocupă de dezvoltarea de modulatoare optoelectronice de mare viteză pentru calculul cuantic folosind lumină ultravioletă (UV). Lumina UV, cunoscută pentru energia sa mare la lungimi de undă scurte, joacă un rol crucial în interacțiunea cu atomii și ionii numiți qubiți, care sunt esențiali pentru funcționarea computerelor cuantice. Comisia Europeană a aprobat o finanțare de aproximativ 218.000 de euro pentru proiectul intitulat „Modulatoare electro-optice ultraviolete integrate de mare viteză” (HEIVOM) pentru a sprijini dezvoltarea desfășurată în grupul de cercetare al Prof. Pernice. Implementarea acestui proiect este condusă de necesitatea esențială de a dezvolta modulatoare care să permită controlarea eficientă a luminii - un domeniu tehnologic care a fost considerat până acum inadecvat. uni-heidelberg.de raportat.

Xinyu Ma, care și-a luat doctoratul de la Universitatea Tsinghua din China în 2023, intenționează să dezvolte circuite optoelectronice inovatoare, procese de nanofabricare și procese de nanoimprimare 3D în cercetarea sa. Aceste tehnologii nu numai că ar putea crește eficiența, ci și să creeze noi posibilități pentru producerea și controlul luminii, care este esențială pentru dezvoltarea ulterioară a calculului cuantic.

Provocări tehnologice în calculul cuantic

Implementarea calculatoarelor cuantice bazate pe qubiți atomici încărcați sau neutri este crucială pentru a debloca avantajele acestora - inclusiv calitate înaltă a qubitului, timpi de coerență excelente și calități de poartă. Controlul precis asupra fasciculelor laser focalizate reprezintă una dintre cele mai mari provocări. Acest proces necesită dispozitive specifice pentru generarea de fascicule laser focalizate, inclusiv sisteme laser și componente care permit modularea rapidă, scalabilă și programabilă a intensității sau fazei luminii. Are aceste detalii ipms.fraunhofer.de ținută.

Un element interesant în această dezvoltare sunt modulatorii spațiali de lumină (SLM), care sunt utilizați pentru modulația programabilă și ajută la realizarea proceselor eficiente în calculul cuantic. În special, proiectul SMAQ de la Fraunhofer IPMS se concentrează pe dezvoltarea de SLM-uri MEMS cu oglindă difractivă, cu defazare, pentru calculatoare cuantice cu atom neutru. Această tehnologie oferă avantaje semnificative față de modulatoarele tradiționale pe bază de cristale lichide, cum ar fi accesul la intervalul spectral ultraviolet și capacitatea de a asambla registrele qubit atomice mai dens, ducând la minimizarea diafoniei între pixelii modulatorului.

Dezvoltarea pieței și perspectivele de viitor

Cererea de calcul cuantic este în creștere. Morgan Stanley prezice că piața calculatoarelor cuantice de ultimă generație va crește la 10 miliarde de dolari pe an până în 2025. Companiile care lucrează activ la dezvoltarea computerelor cuantice includ nume mari precum IBM, Google și Alibaba, alături de start-up-uri inovatoare precum Novarion și Rigetti. Varietatea calculatoarelor cuantice poate fi împărțită în două tipuri principale: calculatoare cuantice de uz general, care pot efectua toate tipurile de operații de calcul și recoacere cuantice, care sunt mai simple ca structură și îndeplinesc sarcini specializate. De exemplu, VW folosește un recoacer cuantic de la D-Wave pentru a optimiza fluxurile de trafic din 2017, în timp ce BMW cercetează optimizarea producției de roboți cu calculatoare cuantice, cum ar fi fraunhofer.de raportat.

Evoluțiile în tehnologia de calcul cuantic conduc la noi modalități de a rezolva probleme complexe care ridică provocări enorme calculatoarelor tradiționale. Un exemplu interesant este capacitatea de a descompune eficient numere prime mici, care ar putea avea implicații semnificative pentru criptosistemele existente. Având în vedere provocările enorme care există în operarea calculatoarelor cuantice – cum ar fi nevoia de temperaturi extrem de scăzute și de ecranare electromagnetică – integrarea calculului cuantic în infrastructurile existente rămâne una dintre provocările cheie pentru viitor.