Revolucija v kvantnem računalništvu: nemški raziskovalci razvili modulatorje svetlobe!

Revolucija v kvantnem računalništvu: nemški raziskovalci razvili modulatorje svetlobe!

Svet kvantnih računalniških tehnologij dobiva nov zagon z inovativnimi raziskovalnimi projekti, ki se izvajajo na različnih priznanih institucijah. Trenutno je posebej izpostavljen projekt Xinyu Ma na Univerzi v Heidelbergu, ki se ukvarja z razvojem hitrih optoelektronskih modulatorjev za kvantno računalništvo z uporabo ultravijolične (UV) svetlobe. UV-svetloba, znana po svoji visoki energiji pri kratkih valovnih dolžinah, igra ključno vlogo pri interakciji z atomi in ioni, imenovanimi kubiti, ki so bistveni za delovanje kvantnih računalnikov. Evropska komisija je odobrila financiranje v višini okoli 218.000 evrov za projekt z naslovom »Hitrohitrostni integrirani ultravijolični elektro-optični modulatorji« (HEIVOM) za podporo razvoju, ki poteka v raziskovalni skupini prof. Pernice. Izvedbo tega projekta vodi bistvena potreba po razvoju modulatorjev, ki omogočajo učinkovito krmiljenje svetlobe – tehnološko področje, ki je doslej veljalo za neustrezno. uni-heidelberg.de poročali.

Xinyu Ma, ki je leta 2023 doktoriral na univerzi Tsinghua na Kitajskem, namerava v svojih raziskavah razviti inovativna optoelektronska vezja, postopke nanoproizvodnje in postopke 3D nanotiskanja. Te tehnologije ne bi mogle samo povečati učinkovitosti, ampak tudi ustvariti nove možnosti za proizvodnjo in nadzor svetlobe, kar je bistveno za nadaljnji razvoj kvantnega računalništva.

Tehnološki izzivi v kvantnem računalništvu

Implementacija kvantnih računalnikov, ki temeljijo na nabitih ali nevtralnih atomskih kubitih, je ključnega pomena za odklepanje njihovih prednosti - vključno z visoko kakovostjo kubitov, odličnimi časi koherence in kakovostjo vrat. Natančen nadzor nad fokusiranimi laserskimi žarki predstavlja enega največjih izzivov. Ta proces zahteva posebne naprave za generiranje fokusiranih laserskih žarkov, vključno z laserskimi sistemi in komponentami, ki omogočajo hitro, razširljivo in programabilno modulacijo jakosti ali faze svetlobe. Ima te podrobnosti ipms.fraunhofer.de potekala.

Zanimiv element v tem razvoju so prostorski svetlobni modulatorji (SLM), ki se uporabljajo za programabilno modulacijo in pomagajo pri realizaciji učinkovitih procesov v kvantnem računalništvu. Zlasti projekt SMAQ pri Fraunhofer IPMS se osredotoča na razvoj fazno premikajočih se MEMS SLM z uklonskim zrcalom za kvantne računalnike z nevtralnimi atomi. Ta tehnologija ponuja znatne prednosti pred tradicionalnimi modulatorji na osnovi tekočih kristalov, kot sta dostop do ultravijoličnega spektralnega območja in zmožnost gostejšega sestavljanja atomskih kubitnih registrov, kar ima za posledico zmanjšanje preslušavanja med piksli modulatorja.

Razvoj trga in prihodnji obeti

Povpraševanje po kvantnem računalništvu narašča. Morgan Stanley napoveduje, da bo trg vrhunskih kvantnih računalnikov do leta 2025 zrasel na 10 milijard dolarjev na leto. Podjetja, ki se aktivno ukvarjajo z razvojem kvantnih računalnikov, vključujejo velika imena, kot so IBM, Google in Alibaba, poleg inovativnih zagonskih podjetij, kot sta Novarion in Rigetti. Raznolikost kvantnih računalnikov lahko razdelimo na dve glavni vrsti: kvantne računalnike za splošne namene, ki lahko izvajajo vse vrste računalniških operacij, in kvantne žarilnike, ki so enostavnejši po strukturi in opravljajo specializirane naloge. Tako na primer VW že od leta 2017 uporablja kvantni žarilnik D-Wave za optimizacijo prometnih tokov, medtem ko BMW raziskuje optimizacijo proizvodnih robotov s kvantnimi računalniki, kot je npr. fraunhofer.de poročali.

Razvoj tehnologije kvantnega računalništva vodi do novih načinov reševanja zapletenih problemov, ki tradicionalnim računalnikom predstavljajo ogromne izzive. Razburljiv primer je zmožnost učinkovite razgradnje majhnih praštevil, kar bi lahko imelo pomembne posledice za obstoječe kriptosisteme. Glede na ogromne izzive, ki obstajajo pri delovanju kvantnih računalnikov – kot je potreba po izjemno nizkih temperaturah in elektromagnetnem ščitu – ostaja integracija kvantnega računalništva v obstoječe infrastrukture eden ključnih izzivov za prihodnost.