Fremtidig teknologi: superledning revolusjonerer kvantedatamaskiner!

Fremtidig teknologi: superledning revolusjonerer kvantedatamaskiner!

International Superconductive Electronics Conference (ISEC) har etablert seg som en viktig plattform for forskning på superledende materialer. Denne konferansen finner sted annethvert år i forskjellige land, og Tyskland var sist vert i 1997. Universitetspresident Kai-Uwe Sattler fra TU Ilmenau understreket den essensielle rollen denne forskningen har for digitalisering og energikrevende teknologier. Superledende materialer er i stand til å lede elektrisitet uten tap, og tilbyr revolusjonerende muligheter for kvantedatamaskiner og energieffektive halvledere.

Disse fremskrittene er spesielt relevante for å redusere energibehovet til datasentre, som spiller en nøkkelrolle i levering av skytjenester og tingenes internett (IoT). Med dagens teknologinivå når tradisjonelle datamaskiner sine grenser på grunn av deres utdaterte arkitektur. For å møte disse utfordringene vil prof. Hannes Töpfer presentere en ny tilnærming til energisparing som kombinerer nevromorf databehandling med superledning.

Nevromorf databehandling som en nøkkelteknologi

Konseptet med nevromorf databehandling etterligner informasjonsbehandlingen til den menneskelige hjernen. I et nevromorfisk Josephson-nettverk er superledende Josephson-kontakter koblet på en slik måte at de simulerer funksjonen til biologiske nerveceller. Informasjon overføres gjennom korte impulser, lik nevronale signaler i nervesystemet. Dette fører til betydelig energiforbruk. Hver databit kan kreve opptil en milliard ganger mindre energi enn tidligere teknologier.

Målet med denne forskningen er ikke bare å utvikle innovative teknikker, men også å optimalisere bruken av dem i datasentre, transport og industri. Dette bidrar til å redusere karbonavtrykket til IT, som er av stor betydning i dagens verden. Det er også verdifull innsikt fra studier som også tar for seg den energiske effektiviteten til nevromorfe datamaskiner, for eksempel i publikasjoner av Li et al. (2020) og Zhang et al. (2020), hvor effektive nevrale nettverk og nevro-inspirerte dataarkitekturer undersøkes.

Den europeiske tilnærmingen til innovasjon

Parallelt med funnene fra ISEC, utvikles også OpenSuperQplus100, et prosjekt basert på superledende kvantedatamaskiner, i Europa. Dette prosjektet er en del av EUs strategiske forskningsagenda for kvanteteknologi og har som mål å utvikle systemer og teknologier for å produsere kvantebrikker av høy kvalitet. Dette vil skape en design- og produksjonsplattform for kvantebrikker, inkludert integrering i multibrikkemoduler og definisjon av produksjonsprosesser for kvantebrikker.

Fraunhofer EMFT er aktivt involvert i utviklingen av nye prosesser for å produsere qubit-brikker i pilotlinjen. Sluttmålet er å produsere disse brikkene i industriell skala for kommersielle applikasjoner og en vei til videre fremskritt, med neste trinn sikte på brikker med opptil 1000 qubits. Anvendelser av denne teknologien inkluderer kvantesimuleringer i kjemisk industri og materialvitenskap, samt optimaliseringsproblemer og maskinlæring.

Samlet sett viser denne utviklingen hvor nært temaene superledende elektronikk og nevromorfisk databehandling er knyttet sammen og hvilke høye forventninger forskning på ulike nivåer har til fremtidig teknologi. Fremskritt innen superledende teknologi kan ikke bare revolusjonere effektiviteten innen datateknologi, men også føre til forbedringer i energieffektivitet på global skala.