Høy-teknologiprodusenten TRUMPF har lansert et forskningsarbeid for å undersøke om kvantedatamaskiner kan akselerere utviklingen av neste-generasjons industrielle lasere, et prosjekt som kan omforme arbeidsflyter for modellering på tvers av lasersektoren.
Initiativet samler tre Tyskland-baserte organisasjoner som kombinerer ekspertise innen industriell laserteknikk, 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 støttes med €1,8 millioner i finansiering fra det tyske forbundsdepartementet for utdanning og forskning gjennom programmets Application-Oriented Quantum Informatics-program.
.jpg "news-1-1"){kind=icon}
Dagens industrielle lasere er designet ved hjelp av numeriske-simuleringer i stor skala som modellerer hvordan lys genereres og forsterkes inne i laseren. Til tross for fremskritt innen databehandling med høy-ytelse, forblir mange av disse beregningene beregningsintensive. Det TRUMPF-ledede initiativet tar sikte på å finne ut om kvantedatamaskiner, og de nye algoritmene utviklet for dem, kan simulere disse kvantemekaniske-mekaniske interaksjonene mer effektivt enn tradisjonelle metoder. Hvis den lykkes, kan denne tilnærmingen forkorte utviklingssykluser og muliggjøre mer presis optimalisering av neste-generasjons laserdesign.
"Hvis vi forstår de fysiske prosessene som er involvert i å generere og forsterke laserlys mer presist, vil vi kunne gjøre produktene våre enda mer effektive og øke ytelsen deres i fremtiden," sa Daniel Basilewitsch, som leder prosjektet ved TRUMPF.
En sentral utfordring er å omskrive energi-overføringsprosessene inne i CO₂-lasere på en måte som en kvantedatamaskin kan håndtere.
Konsortiet vil i første omgang konsentrere seg om CO₂-lasere og halvlederlasere, to plattformer som er mye brukt i industriell produksjon, sensing og optisk kommunikasjon. Fraunhofer ILT bringer langvarig-ekspertise innen simulering av halvlederlasere, mens forskerne i Berlin vil bidra med sin erfaring med å modellere molekylære kollisjoner og andre komplekse kvanteprosesser. TRUMPF vil utvikle de første kvantealgoritmene og gi industriell kontekst som veileder forskningen.
En viktig del av prosjektet er å oversette eksisterende klassiske modeller til versjoner som kan kjøres på tidlige kvanteprosessorer. Teamet vil teste foreløpige kvantesimuleringsmetoder og sammenligne dem direkte med de fra etablerte-høyytelses databehandlingsmetoder. En sentral utfordring er å omskrive energi-overføringsprosessene inne i CO₂-lasere på en måte som en kvantedatamaskin kan håndtere, ifølge Christiane Koch fra Freie Universität Berlin. Hvis dette fungerer, kan det veilede fremtidige laserarkitekturer og til og med støtte bærekraftsinnsats i-energiintensive sektorer som halvlederfabrikasjon, der CO₂-lasere spiller en viktig rolle.
Store-kvantedatamaskiner er fortsatt mange år unna, men konsortiets partnere ser på dette arbeidet som en investering i langsiktig-evne. "Det er viktig å bygge opp ekspertisen i dag slik at kvantedatamaskiner kan brukes i industrien i fremtiden," bemerket Basilewitsch i en pressemelding.
