High{0}} fabrikant TRUMPF heeft een onderzoeksinspanning gelanceerd om te onderzoeken of kwantumcomputers de ontwikkeling van de volgende- generatie industriële lasers kunnen versnellen, een project dat de modelleringsworkflows in de lasersector opnieuw zou kunnen vormgeven.
Het initiatief brengt drie in Duitsland-gevestigde organisaties samen die expertise op het gebied van industriële lasertechniek, halfgeleider-lasersimulatie en kwantum-mechanische modellering combineren: TRUMPF, het Fraunhofer Instituut voor Lasertechnologie ILT en het Dahlem Center for Complex Quantum Systems aan de Freie Universität Berlin.
Het consortium wordt ondersteund door € 1,8 miljoen aan financiering van het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek via zijn Application-Oriented Quantum Informatics-programma.
.jpg "news-1-1"){kind=icon}
De huidige industriële lasers zijn ontworpen met behulp van grootschalige numerieke simulaties- die modelleren hoe licht in de laser wordt gegenereerd en versterkt. Ondanks de vooruitgang op het gebied van high{2}}computergebruik blijven veel van deze berekeningen rekenintensief. Het door TRUMPF-geleide initiatief heeft tot doel vast te stellen of kwantumcomputers, en de nieuwe algoritmen die daarvoor zijn ontwikkeld, deze kwantum-mechanische interacties efficiënter kunnen simuleren dan traditionele methoden. Als deze aanpak succesvol is, kan deze de ontwikkelingscycli verkorten en een preciezere optimalisatie van de volgende-generatie laserontwerpen mogelijk maken.
"Als we de fysieke processen die betrokken zijn bij het genereren en versterken van laserlicht nauwkeuriger begrijpen, kunnen we onze producten in de toekomst nog efficiënter maken en hun prestaties verbeteren", zegt Daniel Basilewitsch, die het project bij TRUMPF leidt.
Een belangrijke uitdaging is het herschrijven van de energieoverdrachtsprocessen- in CO₂-lasers op een manier die een kwantumcomputer aankan.
Het consortium zal zich in eerste instantie concentreren op CO₂-lasers en halfgeleiderlasers, twee platforms die veel worden gebruikt in industriële productie, detectie en optische communicatie. Fraunhofer ILT brengt langdurige expertise in het simuleren van halfgeleiderlasers met zich mee, terwijl de onderzoekers in Berlijn hun ervaring zullen inbrengen in het modelleren van moleculaire botsingen en andere complexe kwantumprocessen. TRUMPF zal de eerste kwantumalgoritmen ontwikkelen en industriële context bieden die het onderzoek zal begeleiden.
Een belangrijk onderdeel van het project is het vertalen van bestaande klassieke modellen naar versies die op vroege kwantumprocessors kunnen draaien. Het team zal voorlopige kwantumsimulatiemethoden testen en deze rechtstreeks vergelijken met die van gevestigde high-performance computing-benaderingen. Een belangrijke uitdaging is het herschrijven van de energieoverdrachtsprocessen in CO₂-lasers op een manier die een kwantumcomputer aankan, aldus Christiane Koch van de Freie Universität Berlijn. Als dit werkt, zou het toekomstige laserarchitecturen kunnen sturen en zelfs duurzaamheidsinspanningen kunnen ondersteunen in energie-{5}}intensieve sectoren zoals de productie van halfgeleiders, waar CO₂-lasers een essentiële rol spelen.
Grote -kwantumcomputers zullen nog jaren op zich laten wachten, maar de consortiumpartners beschouwen dit werk als een investering in -langetermijncapaciteiten. “Het is belangrijk om de expertise vandaag op te bouwen, zodat kwantumcomputers in de toekomst in de industrie kunnen worden gebruikt”, aldus Basilewitsch in een persbericht.
