Nhà sản xuất-công nghệ cao TRUMPF đã nỗ lực nghiên cứu để điều tra xem liệu máy tính lượng tử có thể đẩy nhanh sự phát triển của laser công nghiệp-thế hệ tiếp theo hay không, một dự án có thể định hình lại quy trình lập mô hình trong toàn lĩnh vực laser.
Sáng kiến này tập hợp ba tổ chức có trụ sở tại Đức-kết hợp chuyên môn về kỹ thuật laser công nghiệp, mô phỏng laser-bán dẫn và mô hình cơ học lượng tử{2}}: TRUMPF, Viện Công nghệ Laser Fraunhofer (ILT) và Trung tâm Hệ thống lượng tử phức tạp Dahlem tại Đại học Freie Universität Berlin.
Liên minh này được Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang Đức hỗ trợ 1,8 triệu euro tài trợ thông qua chương trình Tin học lượng tử định hướng ứng dụng-.
.jpg "news-1-1"){kind=icon}
Laser công nghiệp ngày nay được thiết kế bằng cách sử dụng-mô phỏng số quy mô lớn mô hình hóa cách ánh sáng được tạo ra và khuếch đại bên trong tia laser. Bất chấp những tiến bộ trong lĩnh vực tính toán hiệu suất cao-, nhiều phép tính trong số này vẫn có cường độ tính toán cao. Sáng kiến do TRUMPF{4}}dẫn đầu nhằm mục đích xác định xem liệu máy tính lượng tử và các thuật toán mới được phát triển cho chúng có thể mô phỏng các tương tác cơ học lượng tử này hiệu quả hơn các phương pháp truyền thống hay không. Nếu thành công, phương pháp này có thể rút ngắn chu kỳ phát triển và cho phép tối ưu hóa chính xác hơn-các thiết kế laser thế hệ tiếp theo.
Daniel Basilewitsch, người đứng đầu dự án tại TRUMPF cho biết: “Nếu chúng tôi hiểu chính xác hơn các quy trình vật lý liên quan đến việc tạo ra và khuếch đại ánh sáng laser, chúng tôi sẽ có thể tạo ra các sản phẩm của mình hiệu quả hơn nữa và tăng hiệu suất của chúng trong tương lai”.
Thách thức chính là viết lại các quá trình truyền năng lượng-bên trong tia laser CO₂ theo cách mà máy tính lượng tử có thể xử lý.
Ban đầu, tập đoàn sẽ tập trung vào laser CO₂ và laser bán dẫn, hai nền tảng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, cảm biến và truyền thông quang học. Fraunhofer ILT mang đến-chuyên môn lâu năm trong việc mô phỏng laser bán dẫn, trong khi các nhà nghiên cứu ở Berlin sẽ đóng góp kinh nghiệm của họ trong việc mô hình hóa các va chạm phân tử và các quá trình lượng tử phức tạp khác. TRUMPF sẽ phát triển các thuật toán lượng tử đầu tiên và cung cấp bối cảnh công nghiệp hướng dẫn nghiên cứu.
Một phần quan trọng của dự án là chuyển các mô hình cổ điển hiện có thành các phiên bản có thể chạy trên các bộ xử lý lượng tử đời đầu. Nhóm sẽ thử nghiệm các phương pháp mô phỏng lượng tử sơ bộ và so sánh chúng trực tiếp với các phương pháp tính toán hiệu suất cao-đã được thiết lập. Theo Christiane Koch của Đại học Freie Berlin, thách thức chính là viết lại các quá trình truyền năng lượng bên trong tia laser CO₂ theo cách mà máy tính lượng tử có thể xử lý. Nếu điều này thành công, nó có thể định hướng cho các kiến trúc laser trong tương lai và thậm chí hỗ trợ các nỗ lực bền vững trong các lĩnh vực sử dụng nhiều năng lượng-như chế tạo chất bán dẫn, trong đó laser CO₂ đóng vai trò thiết yếu.
Máy tính lượng tử quy mô lớn-còn nhiều năm nữa mới ra mắt nhưng các đối tác của tập đoàn coi công việc này là một khoản đầu tư vào khả năng-lâu dài. Basilewitsch lưu ý trong một thông cáo báo chí: “Điều quan trọng là phải xây dựng chuyên môn ngay hôm nay để máy tính lượng tử có thể được sử dụng trong công nghiệp trong tương lai”.
