Le fabricant de haute technologie-TRUMPF a lancé un effort de recherche pour déterminer si les ordinateurs quantiques peuvent accélérer le développement de lasers industriels de nouvelle-génération, un projet qui pourrait remodeler les flux de travail de modélisation dans le secteur du laser.
L'initiative rassemble trois organisations basées en Allemagne-qui combinent leur expertise en ingénierie laser industrielle, en simulation laser à semi-conducteurs-et en modélisation mécanique-quantique : TRUMPF, l'Institut Fraunhofer de technologie laser ILT et le Centre Dahlem pour les systèmes quantiques complexes de la Freie Universität Berlin.
Le consortium bénéficie d'un financement de 1,8 million d'euros du ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche par le biais de son programme d'informatique quantique orientée applications.
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Les lasers industriels d'aujourd'hui sont conçus à l'aide de-simulations numériques à grande échelle qui modélisent la manière dont la lumière est générée et amplifiée à l'intérieur du laser. Malgré les progrès du calcul haute-performance, bon nombre de ces calculs restent gourmands en calcul. L'initiative dirigée par TRUMPF-vise à déterminer si les ordinateurs quantiques et les nouveaux algorithmes développés pour eux pourraient simuler ces interactions mécaniques quantiques-plus efficacement que les méthodes traditionnelles. En cas de succès, cette approche pourrait raccourcir les cycles de développement et permettre une optimisation plus précise des conceptions laser de nouvelle -génération.
"Si nous comprenons plus précisément les processus physiques impliqués dans la génération et l'amplification de la lumière laser, nous serons en mesure de rendre nos produits encore plus efficaces et d'augmenter leurs performances à l'avenir", a déclaré Daniel Basilewitsch, responsable du projet chez TRUMPF.
Un défi majeur consiste à réécrire les processus de transfert d'énergie-à l'intérieur des lasers CO₂ d'une manière qu'un ordinateur quantique peut gérer.
Le consortium se concentrera dans un premier temps sur les lasers CO₂ et les lasers à semi-conducteurs, deux plates-formes largement utilisées dans la fabrication industrielle, la détection et les communications optiques. Fraunhofer ILT apporte-une expertise de longue date dans la simulation de lasers à semi-conducteurs, tandis que les chercheurs de Berlin apporteront leur expérience dans la modélisation des collisions moléculaires et d'autres processus quantiques complexes. TRUMPF développera les premiers algorithmes quantiques et fournira le contexte industriel guidant la recherche.
Une partie importante du projet consiste à traduire les modèles classiques existants en versions pouvant fonctionner sur les premiers processeurs quantiques. L'équipe testera des méthodes préliminaires de simulation quantique et les comparera directement avec celles des approches de calcul haute-performance établies. Un défi majeur consiste à réécrire les processus de transfert d'énergie-à l'intérieur des lasers CO₂ d'une manière qu'un ordinateur quantique peut gérer, selon Christiane Koch de la Freie Universität Berlin. Si cela fonctionne, cela pourrait guider les futures architectures laser et même soutenir les efforts de développement durable dans les secteurs-à forte intensité énergétique tels que la fabrication de semi-conducteurs, où les lasers CO₂ jouent un rôle essentiel.
Les ordinateurs quantiques à grande-échelle seront encore disponibles dans des années, mais les partenaires du consortium considèrent ce travail comme un investissement dans des capacités à long terme-. "Il est important de développer l'expertise aujourd'hui afin que les ordinateurs quantiques puissent être utilisés dans l'industrie à l'avenir", a souligné Basilewitsch dans un communiqué de presse.
