Framtida teknologi: supraledning revolutionerar kvantdatorer!

Framtida teknologi: supraledning revolutionerar kvantdatorer!

International Superconductive Electronics Conference (ISEC) har etablerat sig som en viktig plattform för forskning om supraledande material. Denna konferens äger rum vartannat år i olika länder, där Tyskland senast var värd 1997. Universitetspresident Kai-Uwe Sattler från TU Ilmenau betonade den viktiga roll denna forskning har för digitalisering och energiintensiv teknologi. Supraledande material kan leda elektricitet utan förlust, vilket erbjuder revolutionerande möjligheter för kvantdatorer och energieffektiva halvledare.

Dessa framsteg är särskilt relevanta för att minska energibehovet i datacenter, som spelar en nyckelroll i leverans av molntjänster och Internet of Things (IoT). Med den nuvarande tekniknivån når traditionella datorer sina gränser på grund av sin föråldrade arkitektur. För att möta dessa utmaningar kommer prof. Hannes Töpfer att presentera ett nytt tillvägagångssätt för energibesparing som kombinerar neuromorfisk datoranvändning med supraledning.

Neuromorf datoranvändning som en nyckelteknologi

Konceptet med neuromorphic computing efterliknar informationsbehandlingen i den mänskliga hjärnan. I ett neuromorft Josephson-nätverk kopplas supraledande Josephson-kontakter på ett sådant sätt att de simulerar funktionen hos biologiska nervceller. Information överförs genom korta impulser, liknande neuronala signaler i nervsystemet. Detta leder till betydande energiförbrukning. Varje beräkningsbit kan kräva upp till en miljard gånger mindre energi än tidigare tekniker.

Syftet med denna forskning är inte bara att utveckla innovativa tekniker, utan också att optimera deras användning i datacenter, transport och industri. Detta bidrar till att minska koldioxidavtrycket från IT, vilket är av akut betydelse i dagens värld. Det finns också värdefulla insikter från studier som också tar upp den energiska effektiviteten hos neuromorfa datorer, såsom i publikationer av Li et al. (2020) och Zhang et al. (2020), där effektiva neurala nätverk och neuroinspirerade datorarkitekturer undersöks.

Den europeiska strategin för innovation

Parallellt med resultaten från ISEC utvecklas även OpenSuperQplus100, ett projekt baserat på supraledande kvantdatorer, i Europa. Detta projekt är en del av EU:s strategiska forskningsagenda för kvantteknologi och syftar till att utveckla system och teknologier för att producera kvantchips av hög kvalitet. Detta kommer att skapa en design- och tillverkningsplattform för kvantchips, inklusive integration i multichipmoduler och definition av tillverkningsprocesser för qubitchips.

Fraunhofer EMFT är aktivt involverad i utvecklingen av nya processer för att producera qubit-chips i pilotlinjen. Slutmålet är att producera dessa chips i industriell skala för kommersiella applikationer och en väg till ytterligare framsteg, med nästa steg som siktar på chips med upp till 1 000 qubits. Tillämpningar av denna teknik inkluderar kvantsimuleringar inom kemisk industri och materialvetenskap, samt optimeringsproblem och maskininlärning.

Sammantaget visar denna utveckling hur nära ämnena supraledande elektronik och neuromorfisk beräkningar är sammanlänkade och vilka höga förväntningar forskning på olika nivåer har på framtida teknologi. Framsteg inom supraledande teknik kan inte bara revolutionera effektiviteten inom datateknik, utan också leda till förbättringar av energieffektivitet på global skala.