El fabricante de alta-tecnología TRUMPF ha lanzado una iniciativa de investigación para investigar si las computadoras cuánticas pueden acelerar el desarrollo de láseres industriales de próxima-generación, un proyecto que podría remodelar los flujos de trabajo de modelado en todo el sector del láser.
La iniciativa reúne a tres organizaciones-con sede en Alemania que combinan experiencia en ingeniería láser industrial, simulación-láser de semiconductores y modelado mecánico-cuántico: TRUMPF, el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (ILT) y el Centro Dahlem de Sistemas Cuánticos Complejos de la Freie Universität Berlin.
El consorcio cuenta con una financiación de 1,8 millones de euros del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania a través de su programa-Informática Cuántica Orientada a Aplicaciones.
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Los láseres industriales actuales se diseñan mediante simulaciones numéricas-a gran escala que modelan cómo se genera y amplifica la luz dentro del láser. A pesar de los avances en la informática de alto-rendimiento, muchos de estos cálculos siguen siendo computacionalmente intensivos. La iniciativa liderada por TRUMPF-tiene como objetivo determinar si las computadoras cuánticas, y los nuevos algoritmos desarrollados para ellas, podrían simular estas interacciones mecánicas cuánticas-de manera más eficiente que los métodos tradicionales. Si tiene éxito, este enfoque podría acortar los ciclos de desarrollo y permitir una optimización más precisa de los diseños láser de próxima-generación.
"Si comprendemos con mayor precisión los procesos físicos implicados en la generación y amplificación de la luz láser, podremos hacer que nuestros productos sean aún más eficientes y aumentar su rendimiento en el futuro", afirma Daniel Basilewitsch, director del proyecto en TRUMPF.
Un desafío clave es reescribir los procesos de transferencia de energía-dentro de los láseres de CO₂ de una manera que una computadora cuántica pueda manejar.
El consorcio se concentrará inicialmente en láseres de CO₂ y láseres semiconductores, dos plataformas que se utilizan ampliamente en la fabricación industrial, la detección y las comunicaciones ópticas. Fraunhofer ILT aporta-una dilatada experiencia en la simulación de láseres semiconductores, mientras que los investigadores de Berlín aportarán su experiencia en el modelado de colisiones moleculares y otros procesos cuánticos complejos. TRUMPF desarrollará los primeros algoritmos cuánticos y proporcionará un contexto industrial que guíe la investigación.
Una parte importante del proyecto es traducir los modelos clásicos existentes en versiones que puedan ejecutarse en los primeros procesadores cuánticos. El equipo probará métodos preliminares de simulación cuántica y los comparará directamente con aquellos de enfoques informáticos de alto-rendimiento establecidos. Un desafío clave es reescribir los procesos de transferencia de energía-dentro de los láseres de CO₂ de una manera que una computadora cuántica pueda manejar, según Christiane Koch de la Freie Universität Berlin. Si esto funciona, podría guiar las futuras arquitecturas láser e incluso respaldar los esfuerzos de sostenibilidad en sectores que consumen mucha energía-como la fabricación de semiconductores, donde los láseres de CO₂ desempeñan un papel esencial.
Todavía faltan años para que se produzcan computadoras cuánticas a gran escala, pero los socios del consorcio ven este trabajo como una inversión en capacidad a largo plazo. "Es importante adquirir conocimientos hoy en día para que en el futuro los ordenadores cuánticos puedan utilizarse en la industria", señala Basilewitsch en un comunicado de prensa.
