O fabricante-de alta tecnologia TRUMPF lançou um esforço de pesquisa para investigar se os computadores quânticos podem acelerar o desenvolvimento de lasers industriais da próxima-geração, um projeto que pode remodelar os fluxos de trabalho de modelagem em todo o setor de laser.
A iniciativa reúne três organizações-sediadas na Alemanha que combinam experiência em engenharia de laser industrial, simulação de-laser de semicondutores e modelagem de{2}mecânica quântica: TRUMPF, o Instituto Fraunhofer de Tecnologia Laser ILT e o Centro Dahlem para Sistemas Quânticos Complexos da Freie Universität Berlin.
O consórcio é apoiado por € 1,8 milhão em financiamento do Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa por meio do programa-Informática Quântica Orientada a Aplicações.
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Os lasers industriais atuais são projetados usando simulações numéricas em grande-escala que modelam como a luz é gerada e amplificada dentro do laser. Apesar dos avanços na computação de alto-desempenho, muitos desses cálculos continuam computacionalmente intensivos. A iniciativa-liderada pela TRUMPF visa determinar se os computadores quânticos e os novos algoritmos desenvolvidos para eles poderiam simular essas interações mecânicas-quânticas com mais eficiência do que os métodos tradicionais. Se for bem-sucedida, essa abordagem poderá encurtar os ciclos de desenvolvimento e permitir uma otimização mais precisa dos projetos de laser da próxima-geração.
“Se compreendermos com mais precisão os processos físicos envolvidos na geração e amplificação da luz laser, seremos capazes de tornar nossos produtos ainda mais eficientes e aumentar seu desempenho no futuro”, disse Daniel Basilewitsch, que lidera o projeto na TRUMPF.
Um desafio importante é reescrever os processos de{0}}transferência de energia dentro dos lasers de CO₂ de uma forma que um computador quântico possa lidar.
O consórcio se concentrará inicialmente em lasers de CO₂ e lasers semicondutores, duas plataformas amplamente utilizadas na fabricação industrial, detecção e comunicações ópticas. O Fraunhofer ILT traz experiência-de longa data na simulação de lasers semicondutores, enquanto os pesquisadores em Berlim contribuirão com sua experiência na modelagem de colisões moleculares e outros processos quânticos complexos. A TRUMPF desenvolverá os primeiros algoritmos quânticos e fornecerá o contexto industrial que orientará a pesquisa.
Uma parte importante do projeto é traduzir os modelos clássicos existentes em versões que possam rodar nos primeiros processadores quânticos. A equipe testará métodos preliminares de simulação quântica e os comparará diretamente com aqueles de abordagens de computação de alto{1}}desempenho estabelecidas. Um desafio importante é reescrever os processos de{3}}transferência de energia dentro dos lasers de CO₂ de uma forma que um computador quântico possa lidar, de acordo com Christiane Koch, da Freie Universität Berlin. Se isso funcionar, poderá orientar futuras arquiteturas de laser e até mesmo apoiar esforços de sustentabilidade em setores-de uso intensivo de energia, como a fabricação de semicondutores, onde os lasers de CO₂ desempenham um papel essencial.
Computadores quânticos em grande-escala ainda estão a anos de distância, mas os parceiros do consórcio veem esse trabalho como um investimento em capacidade-de longo prazo. “É importante desenvolver a experiência hoje para que os computadores quânticos possam ser usados na indústria no futuro”, observou Basilewitsch num comunicado de imprensa.
