Jövő technológiája: a szupravezetés forradalmasítja a kvantumszámítógépeket!

Jövő technológiája: a szupravezetés forradalmasítja a kvantumszámítógépeket!

A Nemzetközi Szupravezető Elektronikai Konferencia (ISEC) a szupravezető anyagok kutatásának fontos platformjává nőtte ki magát. Ezt a konferenciát kétévente rendezik meg különböző országokban, utoljára 1997-ben Németország ad otthont. Kai-Uwe Sattler, az TU Ilmenau-i egyetem elnöke hangsúlyozta a kutatás alapvető szerepét a digitalizáció és az energiaigényes technológiák terén. A szupravezető anyagok veszteség nélkül képesek elektromos áramot vezetni, forradalmi lehetőségeket kínálva a kvantumszámítógépek és az energiahatékony félvezetők számára.

Ezek az előrelépések különösen fontosak az adatközpontok energiaszükségletének csökkentése szempontjából, amelyek kulcsszerepet játszanak a felhőszolgáltatások nyújtásában és a dolgok internetében (IoT). A technológia jelenlegi szintjével a hagyományos számítógépek elavult architektúrájuk miatt elérik határaikat. Hannes Töpfer professzor ezeknek a kihívásoknak a megoldására az energiamegtakarítás újszerű megközelítését mutatja be, amely a neuromorf számítástechnikát a szupravezetéssel ötvözi.

A neuromorf számítástechnika, mint kulcsfontosságú technológia

A neuromorf számítástechnika az emberi agy információfeldolgozását utánozza. Egy neuromorf Josephson-hálózatban a szupravezető Josephson-kontaktusok oly módon kapcsolódnak egymáshoz, hogy szimulálják a biológiai idegsejtek működését. Az információ továbbítása rövid impulzusokon keresztül történik, hasonlóan az idegrendszer idegrendszeri jeleihez. Ez jelentős energiafogyasztáshoz vezet. Minden egyes számítási bit akár milliárdszor kevesebb energiát igényelhet, mint a korábbi technológiák.

A kutatás célja nem csupán innovatív technikák kifejlesztése, hanem azok adatközpontokban, közlekedésben és iparban való felhasználásának optimalizálása is. Ez segít csökkenteni az IT szénlábnyomát, ami a mai világban rendkívül fontos. A neuromorf számítógépek energetikai hatékonyságával is foglalkozó tanulmányok értékes felismerései vannak, például Li és munkatársai publikációiban. (2020) és Zhang et al. (2020), ahol hatékony neurális hálózatokat és idegi ihletésű számítási architektúrákat vizsgálnak.

Az innováció európai megközelítése

Az ISEC megállapításaival párhuzamosan Európában is fejlesztik az OpenSuperQplus100-at, egy szupravezető kvantumszámítógépekre épülő projektet. Ez a projekt az EU kvantumtechnológiával kapcsolatos stratégiai kutatási programjának része, és célja olyan rendszerek és technológiák fejlesztése, amelyek segítségével kiváló minőségű kvantumchipeket állítanak elő. Ez létrehozza a kvantumchipek tervezési és gyártási platformját, beleértve a többchipes modulokba való integrációt és a qubit chipek gyártási folyamatainak meghatározását.

A Fraunhofer EMFT aktívan részt vesz a kísérleti sorozatban a qubit chipek előállítására szolgáló új eljárások kifejlesztésében. A végső cél az, hogy ezeket a chipeket ipari méretekben állítsák elő kereskedelmi alkalmazásokhoz, és egy utat a további fejlődéshez, a következő lépésben pedig akár 1000 qubites chipeket is megcéloznak. Ennek a technológiának az alkalmazásai közé tartozik a kvantumszimuláció a vegyiparban és az anyagtudományban, valamint az optimalizálási problémák és a gépi tanulás.

Összességében ezek a fejlemények azt mutatják, hogy a szupravezető elektronika és a neuromorf számítástechnika témái milyen szorosan kapcsolódnak egymáshoz, és milyen magas elvárásokat támaszt a különböző szintű kutatás a jövő technológiájával szemben. A szupravezető technológia fejlődése nemcsak az adattechnológia hatékonyságát forradalmasíthatja, hanem az energiahatékonyság globális szintű javulásához is vezethet.