Høj-teknologiproducenten TRUMPF har lanceret en forskningsindsats for at undersøge, om kvantecomputere kan fremskynde udviklingen af næste-generations industrielle lasere, et projekt, der kan omforme modelleringsarbejdsgange på tværs af lasersektoren.
Initiativet samler tre tysk-baserede organisationer, der kombinerer ekspertise inden for industriel laserteknik, halvleder-lasersimulering og kvante-mekanisk modellering: TRUMPF, Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT og Dahlem Center for Complex Quantum Systems ved Freie Universität Berlin.
Konsortiet er støttet med €1,8 millioner i finansiering fra det tyske forbundsministerium for uddannelse og forskning gennem dets Application-Oriented Quantum Informatics-program.
.jpg "news-1-1"){kind=icon}
Nutidens industrielle lasere er designet ved hjælp af-storskala numeriske simuleringer, der modellerer, hvordan lys genereres og forstærkes inde i laseren. På trods af fremskridt inden for-højtydende databehandling forbliver mange af disse beregninger beregningsintensive. Det TRUMPF-ledede initiativ har til formål at afgøre, om kvantecomputere og de nye algoritmer, der er udviklet til dem, kan simulere disse kvante-mekaniske interaktioner mere effektivt end traditionelle metoder. Hvis det lykkes, kan denne tilgang forkorte udviklingscyklusser og muliggøre mere præcis optimering af næste-generations laserdesign.
"Hvis vi forstår de fysiske processer, der er involveret i at generere og forstærke laserlys mere præcist, vil vi være i stand til at gøre vores produkter endnu mere effektive og øge deres ydeevne i fremtiden," siger Daniel Basilewitsch, der leder projektet hos TRUMPF.
En vigtig udfordring er at omskrive energi-overførselsprocesserne inde i CO₂-lasere på en måde, som en kvantecomputer kan håndtere.
Konsortiet vil i første omgang koncentrere sig om CO₂-lasere og halvlederlasere, to platforme, der er meget udbredt inden for industriel fremstilling, sensing og optisk kommunikation. Fraunhofer ILT bringer mangeårig-ekspertise i simulering af halvlederlasere, mens forskerne i Berlin vil bidrage med deres erfaring med modellering af molekylære kollisioner og andre komplekse kvanteprocesser. TRUMPF vil udvikle de første kvantealgoritmer og give industriel kontekst, der styrer forskningen.
En vigtig del af projektet er at oversætte eksisterende klassiske modeller til versioner, der kan køre på tidlige kvanteprocessorer. Teamet vil teste foreløbige kvantesimuleringsmetoder og sammenligne dem direkte med dem fra etablerede-højtydende databehandlingsmetoder. En vigtig udfordring er at omskrive energi-overførselsprocesserne inde i CO₂-lasere på en måde, som en kvantecomputer kan håndtere, ifølge Christiane Koch fra Freie Universität Berlin. Hvis dette virker, kan det guide fremtidige laserarkitekturer og endda understøtte bæredygtighedsindsatsen i energiintensive-sektorer som f.eks. halvlederfremstilling, hvor CO₂-lasere spiller en væsentlig rolle.
Store-kvantecomputere er stadig flere år væk, men konsortiets partnere ser dette arbejde som en investering i-langsigtet kapacitet. "Det er vigtigt at opbygge ekspertisen i dag, så kvantecomputere kan bruges i industrien i fremtiden," bemærkede Basilewitsch i en pressemeddelelse.
