Trumpf wil lasers verbeteren met quantumcomputers
Trumpf, het Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT en het Dahlem Center for Complex Quantum Systems van de afdeling Natuurkunde van de Freie Universität Berlin onderzoeken de fundamenten van laserfysica met behulp van quantumalgoritmen. Het langetermijndoel is om in de toekomst quantumcomputers te gebruiken om het ontwikkelproces van nieuwe lasers aanzienlijk te versnellen.
Spiegelopbouw in de Trumpf cleanroom voor de productie van het EUV-lasersysteem. (Foto: Trumpf)
“Als we de fysieke processen die betrokken zijn bij het genereren en versterken van laserlicht nauwkeuriger begrijpen, kunnen we onze producten efficiënter maken en hun prestaties verder verhogen,” zegt Daniel Basilewitsch, die bij Trumpf verantwoordelijk is voor het project. De centrale vraag is of quantumcomputers de complexe kwantummechanische processen die in lasers plaatsvinden beter kunnen simuleren dan de conventionele high-performance computers die Trumpf tot nu toe heeft gebruikt.
Focus op CO₂-lasers en halfgeleiderlasers
De projectpartners richten hun onderzoek op CO₂-lasers en halfgeleiderlasers. “Naast hun toepassing in datatransmissie, sensortechnologie in smartphones en in de toekomst autonoom rijden, vormen halfgeleiderlasers de ruggengraat van de meeste industriële laserapplicaties. De impact van betere voorspellingen met behulp van quantumalgoritmen kan dus groot zijn. Het doel is om quantumcomputers te gebruiken voor het berekenen van de kwantummechanische processen in halfgeleiderlasers,” zegt prof. Carlo Holly, hoofd van de afdeling Data Science and Measurement Technology bij Fraunhofer ILT en hoogleraar Optical Systems Technology aan de RWTH Aachen University.
Het zal echter nog enige tijd duren voordat quantumcomputers breed inzetbaar zijn in de industrie. Hoewel de eerste prototypes bestaan, zijn ze momenteel nog niet geschikt voor complexe industriële taken. “Toch is het belangrijk om de expertise nu op te bouwen, zodat quantumcomputers in de toekomst in de industrie kunnen worden toegepast,” zegt Basilewitsch
Veel expertise gebundeld
Fraunhofer ILT is toonaangevend in de simulatie van halfgeleiderlasers, terwijl het Dahlem Center for Complex Quantum Systems vooroploopt in het modelleren van moleculaire botsingen. Trumpf ontwikkelt de eerste quantumalgoritmen en coördineert het project. Het Duitse Bundesministerium für Bildung und Forschung ondersteunt het project met ongeveer 1,8 miljoen euro binnen het programma “Application-Oriented Quantum Informatics”.
In eerste instantie analyseren de onderzoekers bestaande simulatiebenaderingen en testen zij de eerste quantumalgoritmen. “De kern van het project is het vertalen van de fysische modellering van gewenste en ongewenste energieoverdrachtsprocessen in de CO₂-laser van klassieke naar quantumcomputers. Een beter begrip van deze processen zal vervolgens bijdragen aan het optimaliseren van het laserontwerp,” legt prof. dr. Christiane Koch van de FU Berlin uit. “Het project is een belangrijke stap richting een duurzamere productie van energie-intensieve chips, waar onze CO₂-lasers vandaag worden toegepast,” zegt Basilewitsch.
