A jövő kvantumszámítógépei: forradalmi fejlesztések!

A jövő kvantumszámítógépei: forradalmi fejlesztések!

2025. június 24-én az Ilmenaui Műszaki Egyetemen egy fontos workshopra került sor, amely a szupravezető mikroelektronika témájával foglalkozott. A Prof. Hannes Töpfer, a Villamosmérnöki és Informatikai Kar dékánja által vezetett workshopon a szupravezető érzékelőkről, áramkörökről, tervezési megközelítésekről, valamint a digitális kvantumszámítástechnika és neuromorf áramkörök kihívásairól és követelményeiről volt szó. Célja az volt, hogy összekapcsolja a nemzetközi kutatási erőfeszítéseket és egy ökoszisztémát hozzon létre az alapkutatástól a chipgyártásig.

Ez az esemény rávilágított a szupravezető technológiák rendkívüli fontosságára a jövő energiahatékonysága és számítási teljesítménye szempontjából. A legjobb szakértők, köztük Nobuyuki Yoshikawa a Yokohama Nemzeti Egyetemről, Scott Holmes, aki részt vesz az Eszközök és Rendszerek Nemzetközi ütemtervében (IRDS) és Jie Ren, a Sanghaji Mikrorendszer- és Információtechnológiai Intézettől, megvitatták e technológiák jelentőségét a fenntartható információs technológiákban. A műhelyt Oleg Mukhanov, a szupravezető áramkörök úttörője előadásával nyitotta meg, aki 1987-ben az első kísérleti bizonyítékot szolgáltatta a szupravezető digitális áramkörökre.

Fókuszban a kvantumszámítás

A workshop központi témája a szupravezető alapú kvantumszámítógépek fejlesztése volt. Ez a terület egyre fontosabbá válik, elsősorban a projektnek köszönhetően OpenSuperQplus100 tisztázódik. Ez a kezdeményezés szupravezető elemeken alapuló kvantumszámítógépek rendszereinek és technológiáinak fejlesztésére irányul. A projekt része az EU kvantumtechnológiára vonatkozó stratégiai kutatási menetrendjének, és célja integrált demonstrátorok biztosítása kutatási és alkalmazási célokra.

A projekt egyik fontos szempontja, hogy legalább 100 kiváló minőségű qubitet állítsanak elő az egyik demonstrátorban. Ez magában foglalja a kiváló minőségű kvantumchipek tervezési és gyártási platformjának fejlesztését, valamint azok többchipes modulokba történő integrálását. A hozzájárulása Fraunhofer EMFT kulcsfontosságú, különösen a qubit chipek előállítására szolgáló új eljárások révén. A cél a chipek ipari méretekben történő előállítása és a 200 mm-es ostyák gyártási folyamatainak meghatározása tisztatéri létesítményekben.

A kvantum szoftver szerepe

Egy másik fontos szempont a kvantumszoftverek területén végzett kutatás. Jeanette Lorenz és csapata az algoritmusok adaptálásán dolgozik a qubitek hardverhibáihoz. A QUAST projekt célja, hogy a kvantumszámítástechnikát elérhetővé tegye a vállalkozások számára, és az ipari optimalizálási problémákra összpontosítson. Lorenz és munkatársai számára a legfontosabb kihívás a megfelelő algoritmus kiválasztása az adott hardverhez, és ezzel egyidejűleg az ipari problémákat kvantumszámítógépekben megvalósíthatóvá tenni.

Az általuk kifejlesztett szoftvercsomag lehetővé teszi az összes komponens réteges felépítését a kvantumszámítógépek fejlesztéséhez és üzemeltetéséhez. A különböző hardvereknek sajátos előnyei és hátrányai vannak a különböző alkalmazásokhoz. Az ioncsapdák lassabbak, de nagyobb pontosságot kínálnak, és különösen alkalmasak molekuláris szimulációkhoz.

Összefoglalva: a szupravezető mikroelektronikán és a kvantumszámításon alapuló technológiák óriási lehetőségeket rejtenek a jövőre nézve. A fejlesztések mindkét területen jelentős előrelépést tehetnek lehetővé az energiahatékonyság és a számítási teljesítmény terén mind a kutatás, mind az ipar területén.