Kvantové počítače budoucnosti: revoluční vývoj na dohled!

Kvantové počítače budoucnosti: revoluční vývoj na dohled!

Dne 24. června 2025 se na Technické univerzitě v Ilmenau uskutečnil významný workshop, který se zabýval tématem supravodivé mikroelektroniky. Na workshopu, který vedl prof. Hannes Töpfer, děkan Fakulty elektrotechniky a informačních technologií, se diskutovalo o supravodivých senzorech, obvodech, konstrukčních přístupech a také o výzvách a požadavcích na digitální kvantové výpočty a neuromorfní obvody. Jeho cílem bylo spojit mezinárodní výzkumné úsilí a vytvořit ekosystém od základního výzkumu po výrobu čipů.

Tato událost zdůraznila nesmírný význam supravodivých technologií pro budoucí energetickou účinnost a výpočetní výkon. O významu těchto technologií pro udržitelné informační technologie diskutovali špičkoví odborníci, včetně Nobuyukiho Yoshikawy z Yokohamské národní univerzity, Scotta Holmese, který je zapojen do Mezinárodní cestovní mapy pro zařízení a systémy (IRDS), a Jie Rena ze Šanghajského institutu mikrosystémů a informačních technologií. Workshop byl zahájen přednáškou Olega Mukhanova, průkopníka supravodivých obvodů, který v roce 1987 poskytl první experimentální důkazy o supravodivých digitálních obvodech.

Zaměřte se na kvantové výpočty

Ústředním tématem workshopu byl vývoj kvantových počítačů na bázi supravodičů. Tato oblast nabývá na významu především díky projektu OpenSuperQplus100 je objasněno. Jedná se o iniciativu k vývoji systémů a technologií pro kvantové počítače založené na supravodivých prvcích. Projekt je součástí strategické výzkumné agendy EU pro kvantové technologie a jeho cílem je poskytnout integrované demonstrátory pro výzkumné a aplikační účely.

Důležitým aspektem tohoto projektu je výroba minimálně 100 vysoce kvalitních qubitů v jednom z demonstrátorů. To zahrnuje vývoj konstrukční a výrobní platformy pro vysoce kvalitní kvantové čipy a jejich integraci do vícečipových modulů. Příspěvek Fraunhofer EMFT je zásadní, zejména prostřednictvím nových procesů výroby čipů qubit. Cílem je vyrábět čipy v průmyslovém měřítku a definovat výrobní procesy pro 200mm wafery v čistých prostorách.

Role kvantového softwaru

Dalším důležitým aspektem je výzkum v oblasti kvantového softwaru. Jeanette Lorenz a její tým pracují na přizpůsobení algoritmů hardwarovým chybám qubitů. Projekt QUAST si klade za cíl zpřístupnit kvantové výpočty podnikům a zaměřit se na problémy průmyslové optimalizace. Klíčovou výzvou pro Lorenzovou a její kolegy je vybrat správný algoritmus pro příslušný hardware a zároveň umožnit implementaci průmyslových problémů do kvantových počítačů.

Softwarový zásobník, který vyvinuli, umožňuje vrstvenou strukturu všech komponent pro vývoj a provoz kvantových počítačů. Různý hardware má specifické výhody a nevýhody pro různé aplikace. Iontové pasti jsou pomalejší, ale nabízejí vyšší přesnost a jsou vhodné zejména pro molekulární simulace.

Stručně řečeno, technologie založené na supravodivé mikroelektronice a kvantových výpočtech mají do budoucna obrovský potenciál. Vývoj v obou oblastech by mohl umožnit významný pokrok v energetické účinnosti a výpočetním výkonu jak ve výzkumu, tak v průmyslu.