Fremtidig teknologi: superledning revolutionerer kvantecomputere!

Fremtidig teknologi: superledning revolutionerer kvantecomputere!

International Superconductive Electronics Conference (ISEC) har etableret sig som en vigtig platform for forskning i superledende materialer. Denne konference finder sted hvert andet år i forskellige lande, hvor Tyskland sidst var vært i 1997. Universitetspræsident Kai-Uwe Sattler fra TU Ilmenau understregede den væsentlige rolle, denne forskning spiller for digitalisering og energiintensive teknologier. Superledende materialer er i stand til at lede elektricitet uden tab, hvilket giver revolutionerende muligheder for kvantecomputere og energieffektive halvledere.

Disse fremskridt er især relevante for at reducere energibehovet i datacentre, som spiller en nøglerolle i levering af cloud-tjenester og tingenes internet (IoT). Med det nuværende teknologiniveau når traditionelle computere deres grænser på grund af deres forældede arkitektur. For at løse disse udfordringer vil prof. Hannes Töpfer præsentere en ny tilgang til energibesparelse, der kombinerer neuromorfisk databehandling med superledning.

Neuromorf databehandling som en nøgleteknologi

Konceptet med neuromorfisk databehandling efterligner informationsbehandlingen af ​​den menneskelige hjerne. I et neuromorfisk Josephson-netværk er superledende Josephson-kontakter forbundet på en sådan måde, at de simulerer biologiske nervecellers funktion. Information transmitteres gennem korte impulser, svarende til de neuronale signaler i nervesystemet. Dette fører til et betydeligt energiforbrug. Hver computerbit kunne kræve op til en milliard gange mindre energi end tidligere teknologier.

Målet med denne forskning er ikke kun at udvikle innovative teknikker, men også at optimere deres brug i datacentre, transport og industri. Dette hjælper med at reducere CO2-fodaftrykket fra IT, som er af presserende betydning i dagens verden. Der er også værdifuld indsigt fra undersøgelser, der også omhandler den energiske effektivitet af neuromorfe computere, såsom i publikationer af Li et al. (2020) og Zhang et al. (2020), hvor effektive neurale netværk og neuro-inspirerede computerarkitekturer undersøges.

Den europæiske tilgang til innovation

Parallelt med resultaterne fra ISEC udvikles OpenSuperQplus100, et projekt baseret på superledende kvantecomputere, også i Europa. Dette projekt er en del af EU's strategiske forskningsdagsorden for kvanteteknologi og har til formål at udvikle systemer og teknologier til at producere kvantechips af høj kvalitet. Dette vil skabe en design- og fremstillingsplatform for kvantechips, herunder integration i multi-chip-moduler og definition af fremstillingsprocesser for qubit-chips.

Fraunhofer EMFT er aktivt involveret i udviklingen af ​​nye processer til fremstilling af qubit-chips i pilotlinjen. Slutmålet er at producere disse chips i industriel skala til kommercielle applikationer og en vej til yderligere fremskridt, hvor næste trin sigter mod chips med op til 1.000 qubits. Anvendelser af denne teknologi omfatter kvantesimuleringer i den kemiske industri og materialevidenskab, såvel som optimeringsproblemer og maskinlæring.

Samlet set viser disse udviklinger, hvor tæt emnerne superledende elektronik og neuromorfisk databehandling er forbundet, og hvilke høje forventninger forskning på forskellige niveauer har til fremtidens teknologi. Fremskridt inden for superledende teknologi kan ikke kun revolutionere effektiviteten inden for datateknologi, men også føre til forbedringer i energieffektiviteten på globalt plan.