Kvantové počítače budúcnosti: revolučný vývoj v nedohľadne!

Kvantové počítače budúcnosti: revolučný vývoj v nedohľadne!

Dňa 24. júna 2025 sa na Technickej univerzite v Ilmenau uskutočnil dôležitý workshop, ktorý sa zaoberal témou supravodivá mikroelektronika. Na workshope, ktorý viedol prof. Hannes Töpfer, dekan Fakulty elektrotechniky a informačných technológií, sa diskutovalo o supravodivých senzoroch, obvodoch, konštrukčných prístupoch, ako aj o výzvach a požiadavkách na digitálne kvantové výpočty a neuromorfné obvody. Jeho cieľom bolo spojiť medzinárodné výskumné úsilie a vytvoriť ekosystém od základného výskumu až po výrobu čipov.

Táto udalosť zdôraznila nesmierny význam supravodivých technológií pre budúcu energetickú efektívnosť a výpočtový výkon. O význame týchto technológií pre udržateľné informačné technológie diskutovali špičkoví odborníci vrátane Nobuyukiho Yoshikawu z Yokohamskej národnej univerzity, Scotta Holmesa, ktorý je zapojený do Medzinárodnej cestovnej mapy pre zariadenia a systémy (IRDS), a Jie Ren zo Šanghajského inštitútu mikrosystémov a informačných technológií. Workshop sa otvoril prednáškou Olega Mukhanova, priekopníka supravodivých obvodov, ktorý v roku 1987 poskytol prvé experimentálne dôkazy o supravodivých digitálnych obvodoch.

Zamerajte sa na kvantové výpočty

Ústrednou témou workshopu bol vývoj kvantových počítačov na báze supravodičov. Táto oblasť je čoraz dôležitejšia najmä vďaka projektu OpenSuperQplus100 je objasnené. Ide o iniciatívu na vývoj systémov a technológií pre kvantové počítače založené na supravodivých prvkoch. Projekt je súčasťou strategického výskumného programu EÚ pre kvantové technológie a jeho cieľom je poskytnúť integrované demonštrátory na výskumné a aplikačné účely.

Dôležitým aspektom tohto projektu je výroba minimálne 100 kvalitných qubitov v jednom z demonštrátorov. To zahŕňa vývoj dizajnovej a výrobnej platformy pre vysokokvalitné kvantové čipy a ich integráciu do viacčipových modulov. Príspevok z Fraunhofer EMFT je kľúčový, najmä prostredníctvom nových procesov výroby čipov qubit. Cieľom je vyrábať čipy v priemyselnom meradle a definovať výrobné procesy pre 200 mm doštičky v čistých priestoroch.

Úloha kvantového softvéru

Ďalším dôležitým aspektom je výskum v oblasti kvantového softvéru. Jeanette Lorenz a jej tím pracujú na prispôsobení algoritmov hardvérovým nedostatkom qubitov. Cieľom projektu QUAST je sprístupniť kvantovú výpočtovú techniku ​​podnikom a zamerať sa na problémy priemyselnej optimalizácie. Kľúčovou výzvou pre Lorenzovú a jej kolegov je výber správneho algoritmu pre príslušný hardvér a zároveň implementácia priemyselných problémov do kvantových počítačov.

Softvérový balík, ktorý vyvinuli, umožňuje vrstvenú štruktúru všetkých komponentov pre vývoj a prevádzku kvantových počítačov. Rôzny hardvér má špecifické výhody a nevýhody pre rôzne aplikácie. Iónové pasce sú pomalšie, ale ponúkajú vyššiu presnosť a sú vhodné najmä na molekulárne simulácie.

Stručne povedané, technológie založené na supravodivej mikroelektronike a kvantových výpočtoch majú obrovský potenciál do budúcnosti. Vývoj v oboch oblastiach by mohol umožniť významný pokrok v energetickej účinnosti a výpočtovej sile vo výskume aj priemysle.