Tuleviku kvantarvutid: revolutsioonilised arengud on silme ees!

Tuleviku kvantarvutid: revolutsioonilised arengud on silme ees!

24. juunil 2025 toimus Ilmenau Tehnikaülikoolis oluline töötuba, mis käsitles ülijuhtiva mikroelektroonika teemat. Elektrotehnika ja infotehnoloogia teaduskonna dekaani prof Hannes Töpferi juhitud töötoas räägiti ülijuhtivatest anduritest, vooluringidest, disainilahendustest ning väljakutsetest ja nõuetest digitaalsele kvantarvutamisele ja neuromorfsetele skeemidele. Tema eesmärk oli ühendada rahvusvahelised teadusuuringud ja luua ökosüsteem alusuuringutest kiipide valmistamiseni.

See sündmus tõi esile ülijuhtivate tehnoloogiate tohutu tähtsuse tulevase energiatõhususe ja arvutusvõimsuse jaoks. Tippeksperdid, sealhulgas Nobuyuki Yoshikawa Yokohama riiklikust ülikoolist, Scott Holmes, kes osaleb seadmete ja süsteemide rahvusvahelises tegevuskavas (IRDS) ja Jie Ren Shanghai mikrosüsteemide ja infotehnoloogia instituudist, arutasid nende tehnoloogiate asjakohasust jätkusuutliku infotehnoloogia jaoks. Töötoa avas kõnega ülijuhtivate vooluahelate pioneer Oleg Mukhanov, kes esitas 1987. aastal esimesed eksperimentaalsed tõendid ülijuhtivate digitaalsete vooluahelate kohta.

Keskenduge kvantarvutamisele

Töötoa keskseks teemaks oli ülijuhtidel põhinevate kvantarvutite arendamine. See valdkond muutub üha olulisemaks, peamiselt tänu projektile OpenSuperQplus100 on selgitatud. See on algatus ülijuhtivatel elementidel põhinevate kvantarvutite süsteemide ja tehnoloogiate väljatöötamiseks. Projekt on osa ELi kvanttehnoloogia strateegilisest uurimiskavast ja selle eesmärk on pakkuda integreeritud demonstraatoreid teadusuuringute ja rakenduste jaoks.

Selle projekti oluline aspekt on vähemalt 100 kvaliteetse kubiti tootmine ühes demonstratsioonis. See hõlmab kvaliteetsete kvantkiipide projekteerimis- ja tootmisplatvormi väljatöötamist ning nende integreerimist mitme kiibiga moodulitesse. Panus Fraunhofer EMFT on ülioluline, eriti uute protsesside kaudu kubitikiipide tootmiseks. Eesmärk on toota kiipe tööstuslikus mastaabis ja määratleda puhaste ruumide ruumides 200 mm vahvlite tootmisprotsessid.

Kvanttarkvara roll

Teine oluline aspekt on teadusuuringud kvanttarkvara valdkonnas. Jeanette Lorenz ja tema meeskond töötavad selle nimel, et kohandada algoritme qubitide riistvaravigadele. Projekti QUAST eesmärk on muuta kvantandmetöötlus ettevõtetele kättesaadavaks ja keskenduda tööstusliku optimeerimise probleemidele. Lorenzi ja tema kolleegide peamine väljakutse on valida vastavale riistvarale õige algoritm ja samal ajal teha tööstuslikud probleemid kvantarvutites rakendatavaks.

Nende välja töötatud tarkvarapakk võimaldab kvantarvutite arendamiseks ja tööks kõigi komponentide kihilist struktuuri. Erineval riistvaral on erinevate rakenduste jaoks konkreetsed eelised ja puudused. Ioonilõksud on aeglasemad, kuid pakuvad suuremat täpsust ja sobivad eriti hästi molekulaarsete simulatsioonide jaoks.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et ülijuhtival mikroelektroonikal ja kvantarvutitel põhinevatel tehnoloogiatel on tohutu tulevikupotentsiaal. Mõlema valdkonna areng võib võimaldada märkimisväärset edu energiatõhususes ja arvutusvõimsuses nii teadusuuringutes kui ka tööstuses.