Η Κάτω Σαξονία σε μια κβαντική φρενίτιδα: Η TU Braunschweig φέρνει επανάσταση στην τεχνολογία!

Η Κάτω Σαξονία σε μια κβαντική φρενίτιδα: Η TU Braunschweig φέρνει επανάσταση στην τεχνολογία!

Η 1η Απριλίου 2025 θα ανακηρυχθεί από την UNESCO Διεθνές Έτος Κβαντικής Φυσικής και Τεχνολογιών. Αυτή η σημαντική εκδήλωση διοργανώνεται ενεργά από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μπράουνσβαϊγκ (TU Braunschweig) και πολλά άλλα ιδρύματα στη Γερμανία. Το TU Braunschweig είναι ιδρυτικό μέλος της κβαντικής συμμαχίας της Κάτω Σαξονίας Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) και διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην ταχέως αναπτυσσόμενη βιομηχανία κβαντικής τεχνολογίας της χώρας.

Στο πλαίσιο των εορτασμών της Παγκόσμιας Ημέρας Κβαντικής στις 14 Απριλίου, πραγματοποιήθηκε μια εντυπωσιακή παρουσίαση από το TU Braunschweig, το οποίο παρουσίασε τον κβαντικό υπολογιστή της Κάτω Σαξονίας. Κεντρικό στοιχείο αυτής της καινοτομίας είναι το τσιπ για τον κβαντικό υπολογιστή παγίδας ιόντων που αναπτύχθηκε από την TU. Αυτό το τσιπ είναι πρωτοποριακό επειδή οι κβαντικοί υπολογιστές απαιτούν εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά. Οι ερευνητές στο TU Braunschweig βρίσκονται αυτή τη στιγμή στη διαδικασία να κάνουν τους κβαντικούς υπολογιστές πιο συμπαγείς και πιο σταθερούς στη θερμοκρασία.

Τεχνολογικές καινοτομίες

Η ομάδα του καθηγητή Vadim Issakov πέτυχε πρόσφατα εκπληκτικά πράγματα με τη μικρογραφία των ηλεκτρονικών των υπερυπολογιστών σε συμπαγείς πλακέτες κυκλωμάτων. Ιδιαίτερα αξιοσημείωτο είναι ένα τσιπ που αναπτύχθηκε πρόσφατα που μειώνει τα ηλεκτρονικά ελέγχου για τη μεταφορά παγιδευμένων ιόντων κατά 250. Αυτό το τσιπ λειτουργεί επίσης σε ακραίες κρυογονικές θερμοκρασίες περίπου τεσσάρων βαθμών Kelvin και έχει τη δυνατότητα να αυξήσει σημαντικά την απόδοση των μελλοντικών συστημάτων κβαντικών υπολογιστών.

Μια άλλη σημαντική πρόοδος είναι η ανάπτυξη ενός στον κόσμο του πρώτου λειτουργικού ελεγκτή μικροκυμάτων παγιδευμένων ιόντων, ο οποίος παρουσιάστηκε στο Διεθνές Συνέδριο Κυκλωμάτων Στερεάς Κατάστασης (ISSCC). Αυτές οι τεχνολογίες αποτελούν τη βάση για ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον στον κβαντικό υπολογισμό και τις εφαρμογές του σε διάφορους τομείς.

Συνεργασία και μελλοντικές εξελίξεις

Παράλληλα με τις εξελίξεις στο Braunschweig, το Υπολογιστικό Κέντρο Leibniz (LRZ) μαζί με το Munich Quantum Valley (MQV) προμηθεύτηκαν έναν κβαντικό υπολογιστή βασισμένο σε παγιδευμένα ιόντα. Αυτό το σύστημα, το οποίο περιλαμβάνει 20 qubits, προέρχεται από την start-up Alpine Quantum Technologies (AQT) από το Ίνσμπρουκ και υποστηρίζεται από τα κρατικά υπουργεία της Βαυαρίας με χρηματοδότηση περίπου 9,8 εκατομμυρίων ευρώ.

Ο κβαντικός υπολογιστής θα εξυπηρετεί πρωτίστως τις ερευνητικές δραστηριότητες των επτά οργανισμών-μελών του MQV, ιδίως για την υλοποίηση λογισμικού συστήματος και περιβαλλόντων προγραμματισμού. Ένας σημαντικός στόχος είναι η ενσωμάτωση του συστήματος στους υπολογιστές υψηλής απόδοσης της LRZ. Ο στόχος είναι να επιταχυνθούν οι επιστημονικές προσομοιώσεις και να αναπτυχθούν αποτελεσματικές ροές εργασίας για υπερυπολογιστές.

Το σύστημα AQT χρησιμοποιεί ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα (ιόντα) που κρατούνται αιχμάλωτα σε παγίδες και ελέγχονται από ακτίνες λέιζερ. Είναι εντυπωσιακό ότι αυτό το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει σε θερμοκρασία δωματίου και απαιτεί μόνο περίπου δύο κιλοβάτ ηλεκτρικής ισχύος. Επιπλέον, η πρόσβαση σε αυτόν τον κβαντικό υπολογιστή οργανώνεται μέσω σύνδεσης cloud για τους συνεργαζόμενους οργανισμούς MQV και LRZ, γεγονός που εξασφαλίζει ευρεία προσβασιμότητα.

Τα ερευνητικά προγράμματα Q-DESSI του MQV και άλλα έργα στο LRZ συνεχίζουν να υποστηρίζουν την ανάπτυξη πόρων κβαντικού υπολογισμού. Οι ενδιαφερόμενοι εταίροι υπογραμμίζουν την κρίσιμη σημασία αυτών των τεχνολογιών για την έρευνα και την επέκταση των δυνατοτήτων στον κβαντικό υπολογισμό, που θα μπορούσε επίσης να έχει σημαντικό αντίκτυπο σε μελλοντικές εφαρμογές στη βιομηχανία.

Συνολικά, μπορεί να φανεί ότι οι εξελίξεις στον τομέα της κβαντικής φυσικής και τεχνολογιών ανοίγουν πολλά υποσχόμενες προοπτικές τόσο στην Κάτω Σαξονία όσο και στη Βαυαρία. Ο συνδυασμός έρευνας και πρακτικών εφαρμογών θα παίξει καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του μέλλοντος της κβαντικής τεχνολογίας.

Μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες στο TU Braunschweig, Η Κβαντική Κοιλάδα του Μονάχου.