Kvantni računalniki prihodnosti: na vidiku je revolucionaren razvoj!

Kvantni računalniki prihodnosti: na vidiku je revolucionaren razvoj!

24. junija 2025 je na Tehnični univerzi Ilmenau potekala pomembna delavnica, ki je obravnavala temo superprevodne mikroelektronike. Delavnica, ki jo je vodil prof. Hannes Töpfer, dekan Fakultete za elektrotehniko in informacijske tehnologije, je razpravljala o superprevodnih senzorjih, vezjih, načrtovalskih pristopih ter izzivih in zahtevah za digitalno kvantno računalništvo in nevromorfna vezja. Njegov cilj je bil združiti mednarodna raziskovalna prizadevanja in ustvariti ekosistem od osnovnih raziskav do proizvodnje čipov.

Ta dogodek je poudaril izjemen pomen superprevodnih tehnologij za prihodnjo energetsko učinkovitost in računalniško moč. Vrhunski strokovnjaki, med njimi Nobuyuki Yoshikawa z Nacionalne univerze Yokohama, Scott Holmes, ki je vključen v Mednarodni načrt za naprave in sisteme (IRDS), in Jie Ren iz Šanghajskega inštituta za mikrosisteme in informacijsko tehnologijo, so razpravljali o pomenu teh tehnologij za trajnostne informacijske tehnologije. Delavnica se je začela s predavanjem Olega Mukhanova, pionirja superprevodnih vezij, ki je leta 1987 zagotovil prve eksperimentalne dokaze o superprevodnih digitalnih vezjih.

Osredotočite se na kvantno računalništvo

Osrednja tema delavnice je bil razvoj kvantnih računalnikov na osnovi superprevodnikov. To področje postaja vse bolj pomembno, predvsem zaradi projekta OpenSuperQplus100 je pojasnjeno. Gre za pobudo za razvoj sistemov in tehnologij za kvantne računalnike, ki temeljijo na superprevodnih elementih. Projekt je del strateške raziskovalne agende EU za kvantno tehnologijo in je namenjen zagotavljanju integriranih demonstratorjev za raziskovalne in aplikativne namene.

Pomemben vidik tega projekta je proizvodnja vsaj 100 visokokakovostnih kubitov v enem od demonstratorjev. To vključuje razvoj oblikovalske in proizvodne platforme za visokokakovostne kvantne čipe in njihovo integracijo v module z več čipi. Prispevek od Fraunhofer EMFT je ključnega pomena, zlasti z novimi postopki za proizvodnjo čipov qubit. Cilj je proizvodnja čipov v industrijskem obsegu in opredelitev proizvodnih procesov za 200 mm rezine v čistih prostorih.

Vloga kvantne programske opreme

Drug pomemben vidik so raziskave na področju kvantne programske opreme. Jeanette Lorenz in njena ekipa delajo na prilagajanju algoritmov strojnim napakam kubitov. Cilj projekta QUAST je narediti kvantno računalništvo dostopno podjetjem in se osredotočiti na probleme industrijske optimizacije. Ključni izziv za Lorenz in njene kolege je izbrati pravi algoritem za zadevno strojno opremo in hkrati narediti industrijske probleme izvedljive v kvantnih računalnikih.

Programski sklad, ki so ga razvili, omogoča večplastno strukturo vseh komponent za razvoj in delovanje kvantnih računalnikov. Različna strojna oprema ima posebne prednosti in slabosti za različne aplikacije. Ionske pasti so počasnejše, vendar nudijo večjo natančnost in so posebej primerne za molekularne simulacije.

Če povzamemo, imajo tehnologije, ki temeljijo na superprevodni mikroelektroniki in kvantnem računalništvu, ogromen potencial za prihodnost. Razvoj na obeh področjih bi lahko omogočil pomemben napredek pri energetski učinkovitosti in računalniški moči tako v raziskavah kot v industriji.