สมาคมที่นำโดย TRUMPF- สำรวจอัลกอริธึมควอนตัมสำหรับการพัฒนาเลเซอร์ทางอุตสาหกรรม

-ผู้ผลิตเทคโนโลยีชั้นสูง TRUMPF ได้เปิดตัวความพยายามในการวิจัยเพื่อตรวจสอบว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเร่งการพัฒนา-เลเซอร์อุตสาหกรรมรุ่นต่อไปได้หรือไม่ ซึ่งเป็นโครงการที่สามารถปรับเปลี่ยนกระบวนงานการสร้างแบบจำลองทั่วทั้งภาคส่วนเลเซอร์ได้หรือไม่

โครงการริเริ่มนี้รวบรวมองค์กรในเยอรมนี-สามองค์กรที่ผสมผสานความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมเลเซอร์อุตสาหกรรม -การจำลองด้วยเลเซอร์และควอนตัม-การจำลองด้วยเลเซอร์และควอนตัม: TRUMPF, Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT และ Dahlem Center for Complex Quantum Systems ที่ Freie Universität Berlin

กลุ่มความร่วมมือนี้ได้รับการสนับสนุนเงินทุน 1.8 ล้านยูโรจากกระทรวงศึกษาธิการและการวิจัยแห่งสหพันธรัฐเยอรมนี ผ่านทางแอปพลิเคชัน-โปรแกรมสารสนเทศเชิงควอนตัมที่มุ่งเน้น

เลเซอร์อุตสาหกรรมในปัจจุบันได้รับการออกแบบโดยใช้การจำลองเชิงตัวเลขขนาดใหญ่-ซึ่งจำลองวิธีการสร้างและขยายแสงภายในเลเซอร์ แม้จะมีความก้าวหน้าในการประมวลผลประสิทธิภาพสูง- แต่การคำนวณจำนวนมากเหล่านี้ยังคงมีความเข้มข้นในการคำนวณ โครงการริเริ่มที่นำโดย TRUMPF- มีจุดมุ่งหมายเพื่อตรวจสอบว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอัลกอริธึมใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์เหล่านั้น สามารถจำลองปฏิสัมพันธ์เชิงกลไกทางควอนตัม-ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการแบบเดิมหรือไม่ หากประสบความสำเร็จ วิธีการนี้สามารถลดรอบการพัฒนาและช่วยให้การออกแบบเลเซอร์รุ่นถัดไปมีความแม่นยำมากขึ้น

"ถ้าเราเข้าใจกระบวนการทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับการสร้างและขยายแสงเลเซอร์อย่างแม่นยำมากขึ้น เราจะสามารถทำให้ผลิตภัณฑ์ของเรามีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้ในอนาคต" Daniel Basilewitsch ผู้นำโครงการของ TRUMPF กล่าว

ความท้าทายหลักคือการเขียนกระบวนการถ่ายโอนพลังงาน-ใหม่ภายในเลเซอร์ CO₂ ในลักษณะที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถจัดการได้

สมาคมจะมุ่งเน้นไปที่เลเซอร์ CO₂ และเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเป็นสองแพลตฟอร์มที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต การตรวจจับ และการสื่อสารด้วยแสง Fraunhofer ILT นำความเชี่ยวชาญ-มายาวนานในการจำลองเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ ในขณะที่นักวิจัยในกรุงเบอร์ลินจะมอบประสบการณ์ในการสร้างแบบจำลองการชนกันของโมเลกุลและกระบวนการควอนตัมที่ซับซ้อนอื่นๆ TRUMPF จะพัฒนาอัลกอริธึมควอนตัมตัวแรกและให้บริบททางอุตสาหกรรมที่เป็นแนวทางในการวิจัย

ส่วนสำคัญของโครงการคือการแปลโมเดลคลาสสิกที่มีอยู่ให้เป็นเวอร์ชันที่สามารถรันบนโปรเซสเซอร์ควอนตัมรุ่นแรกๆ ได้ ทีมงานจะทดสอบวิธีการจำลองควอนตัมเบื้องต้นและเปรียบเทียบโดยตรงกับวิธีการคำนวณประสิทธิภาพสูง-ที่กำหนดไว้ ความท้าทายหลักคือการเขียนกระบวนการถ่ายโอนพลังงาน-ใหม่ภายในเลเซอร์ CO₂ ในลักษณะที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถจัดการได้ ตามที่ Christiane Koch จาก Freie Universität Berlin กล่าว หากวิธีนี้ใช้ได้ผล ก็จะเป็นแนวทางให้กับสถาปัตยกรรมเลเซอร์ในอนาคตและแม้แต่สนับสนุนความพยายามด้านความยั่งยืนในภาคส่วนที่ใช้พลังงานสูง- เช่น การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งเลเซอร์ CO₂ มีบทบาทสำคัญ

คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่-ยังคงอยู่อีกหลายปี แต่กลุ่มพันธมิตรมองว่างานนี้ถือเป็นการลงทุนเพื่อ-ความสามารถในระยะยาว “สิ่งสำคัญคือต้องสร้างความเชี่ยวชาญในปัจจุบันเพื่อให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้ในอนาคต” Basilewitsch กล่าวในการแถลงข่าว