Komputery kwantowe przyszłości: rewolucyjne zmiany w zasięgu wzroku!

Komputery kwantowe przyszłości: rewolucyjne zmiany w zasięgu wzroku!

W dniu 24 czerwca 2025 roku na Politechnice w Ilmenau odbyły się ważne warsztaty, które poruszały tematykę mikroelektroniki nadprzewodzącej. Warsztaty, prowadzone przez prof. Hannesa Töpfera, dziekana Wydziału Elektrotechniki i Technologii Informacyjnych, omawiały czujniki nadprzewodzące, obwody, podejścia projektowe, a także wyzwania i wymagania dotyczące cyfrowych obliczeń kwantowych i obwodów neuromorficznych. Jego celem było połączenie międzynarodowych wysiłków badawczych i stworzenie ekosystemu od badań podstawowych po produkcję chipów.

Wydarzenie to podkreśliło ogromne znaczenie technologii nadprzewodzących dla przyszłej efektywności energetycznej i mocy obliczeniowej. Czołowi eksperci, w tym Nobuyuki Yoshikawa z Narodowego Uniwersytetu w Jokohamie, Scott Holmes, który jest zaangażowany w Międzynarodowy plan działania dla urządzeń i systemów (IRDS) oraz Jie Ren z Szanghajskiego Instytutu Mikrosystemów i Technologii Informacyjnych, omówili znaczenie tych technologii dla zrównoważonych technologii informacyjnych. Warsztaty rozpoczęły się wykładem Olega Mukhanova, pioniera obwodów nadprzewodzących, który w 1987 roku przedstawił pierwsze eksperymentalne dowody na istnienie nadprzewodzących obwodów cyfrowych.

Skoncentruj się na obliczeniach kwantowych

Głównym tematem warsztatów był rozwój komputerów kwantowych opartych na nadprzewodnikach. Obszar ten staje się coraz bardziej istotny, głównie za sprawą projektu OtwórzSuperQplus100 jest wyjaśnione. To inicjatywa mająca na celu rozwój systemów i technologii komputerów kwantowych opartych na elementach nadprzewodzących. Projekt stanowi część strategicznego programu badań UE w zakresie technologii kwantowej i ma na celu dostarczenie zintegrowanych demonstratorów do celów badawczych i aplikacyjnych.

Ważnym aspektem tego projektu jest wyprodukowanie w jednym z demonstratorów co najmniej 100 wysokiej jakości kubitów. Obejmuje to opracowanie platformy projektowej i produkcyjnej dla wysokiej jakości chipów kwantowych oraz ich integrację z modułami wieloukładowymi. Wkład Fraunhofera EMFT ma kluczowe znaczenie, zwłaszcza dzięki nowym procesom produkcji chipów kubitowych. Celem jest produkcja chipów na skalę przemysłową oraz określenie procesów produkcyjnych płytek o średnicy 200 mm w pomieszczeniach czystych.

Rola oprogramowania kwantowego

Kolejnym ważnym aspektem są badania w zakresie oprogramowania kwantowego. Jeanette Lorenz i jej zespół pracują nad dostosowaniem algorytmów do wad sprzętowych kubitów. Celem projektu QUAST jest udostępnienie przedsiębiorstwom obliczeń kwantowych i skupienie się na problemach optymalizacji przemysłowej. Kluczowym wyzwaniem dla Lorenz i jej współpracowników jest wybór odpowiedniego algorytmu dla odpowiedniego sprzętu, a jednocześnie umożliwienie implementacji problemów przemysłowych w komputerach kwantowych.

Opracowany przez nich stos oprogramowania umożliwia warstwową strukturę wszystkich komponentów potrzebnych do rozwoju i działania komputerów kwantowych. Różny sprzęt ma określone zalety i wady dla różnych zastosowań. Pułapki jonowe są wolniejsze, ale zapewniają większą dokładność i szczególnie nadają się do symulacji molekularnych.

Podsumowując, technologie oparte na mikroelektronice nadprzewodzącej i obliczeniach kwantowych niosą ze sobą ogromny potencjał na przyszłość. Rozwój w obu obszarach mógłby umożliwić znaczny postęp w zakresie efektywności energetycznej i mocy obliczeniowej zarówno w badaniach, jak i przemyśle.