Hög-teknologitillverkaren TRUMPF har lanserat ett forskningsarbete för att undersöka om kvantdatorer kan påskynda utvecklingen av nästa-generations industriella lasrar, ett projekt som kan omforma arbetsflöden för modellering inom lasersektorn.
Initiativet samlar tre Tyskland-baserade organisationer som kombinerar expertis inom industriell laserteknik, halvledar-lasersimulering och kvantmekanisk-mekanisk modellering: TRUMPF, Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT och Dahlem Center for Complex Quantum Systems vid Freie Universität Berlin.
Konsortiet stöds av 1,8 miljoner euro i finansiering från det tyska federala ministeriet för utbildning och forskning genom dess Application-Oriented Quantum Informatics-program.
.jpg "news-1-1"){kind=icon}
Dagens industriella lasrar är designade med hjälp av numeriska simuleringar i stor skala- som modellerar hur ljus genereras och förstärks inuti lasern. Trots framsteg inom-högpresterande beräkningar är många av dessa beräkningar fortfarande beräkningsintensiva. Det TRUMPF-ledda initiativet syftar till att avgöra om kvantdatorer, och de nya algoritmer som utvecklats för dem, skulle kunna simulera dessa kvantmekaniska-mekaniska interaktioner mer effektivt än traditionella metoder. Om det lyckas kan detta tillvägagångssätt förkorta utvecklingscyklerna och möjliggöra mer exakt optimering av nästa-generations laserdesigner.
"Om vi förstår de fysiska processerna som är involverade i att generera och förstärka laserljus mer exakt kommer vi att kunna göra våra produkter ännu mer effektiva och öka deras prestanda i framtiden", säger Daniel Basilewitsch, som leder projektet på TRUMPF.
En viktig utmaning är att skriva om energi-överföringsprocesserna inuti CO₂-lasrar på ett sätt som en kvantdator kan hantera.
Konsortiet kommer initialt att koncentrera sig på CO₂-lasrar och halvledarlasrar, två plattformar som används i stor utsträckning inom industriell tillverkning, avkänning och optisk kommunikation. Fraunhofer ILT har lång-expertis i simulering av halvledarlasrar, medan forskarna i Berlin kommer att bidra med sin erfarenhet av modellering av molekylära kollisioner och andra komplexa kvantprocesser. TRUMPF kommer att utveckla de första kvantalgoritmerna och tillhandahålla industriella sammanhang som vägleder forskningen.
En viktig del av projektet är att översätta befintliga klassiska modeller till versioner som kan köras på tidiga kvantprocessorer. Teamet kommer att testa preliminära kvantsimuleringsmetoder och jämföra dem direkt med de från etablerade-högpresterande beräkningsmetoder. En viktig utmaning är att skriva om energi-överföringsprocesserna inuti CO₂-lasrar på ett sätt som en kvantdator kan hantera, enligt Christiane Koch från Freie Universität Berlin. Om detta fungerar kan det vägleda framtida laserarkitekturer och till och med stödja hållbarhetsarbetet i energiintensiva-sektorer som halvledartillverkning, där CO₂-lasrar spelar en viktig roll.
Stora-kvantdatorer är fortfarande år borta, men konsortiets partner ser detta arbete som en investering i-långsiktig förmåga. "Det är viktigt att bygga upp expertis idag så att kvantdatorer kan användas i industrin i framtiden", konstaterade Basilewitsch i ett pressmeddelande.
