量子計算賦能激光革命，通快引領下一代激光技術研發

近期，通快（TRUMPF）、弗勞恩霍夫激光技術研究所（ILT）以及柏林自由大學物理系達勒姆復雜量子系統中心，正借助量子算法開展激光物理基礎研究。該項目的長期目標是通過量子計算機在未來大幅加速新型激光器的研發進程。

通快項目負責人Daniel Basilewitsch表示：“若能更精確地理解激光產生與放大過程中的物理機制，我們就能在未來進一步提升產品效率與性能。”這項研究的核心在于，探索量子計算機能否比通快目前使用的傳統高性能計算機，更有效地模擬激光器中復雜的量子力學過程。

聚焦CO₂激光器與半導體激光器
項目合作伙伴將研究重點集中于CO₂激光器和半導體激光器。對此，弗勞恩霍夫激光技術研究所數據科學與測量技術部門負責人、亞琛工業大學光學系統技術教席教授Carlo Holly解釋道，除了應用于數據傳輸、智能手機傳感器技術以及未來的自動駕駛領域外，半導體激光器還是大多數工業激光應用的核心，無論是作為泵浦源還是直接應用。

因此，利用量子算法更準確地預測其放大特性將產生巨大的影響。團隊的目標是借助量子計算機來模擬半導體激光器中的量子力學過程。然而，量子計算機在工業領域的廣泛應用仍需時日。盡管首批原型機已經問世，但目前仍難以勝任復雜的工業任務。盡管如此，Basilewitsch強調必須從現在開始積累專業知識，為未來量子計算機在工業領域的應用做好準備。

項目合作伙伴各展所長
ILT在半導體激光器模擬領域處于領先地位，而達勒姆復雜量子系統中心則在分子碰撞建模方面具有深厚造詣。通快公司負責開發首批量子算法并統籌協調整個項目。德國聯邦教育與研究部通過其“應用導向量子信息學”資助計劃，為該項目提供了約180萬歐元的資金支持。

研究人員首先對現有模擬方法進行分析，并對初步的量子算法進行測試。“該項目的核心在于將CO₂激光器中期望和非期望的能量轉移過程的物理建模，從經典計算機遷移到量子計算機上。對這些過程的深入理解將有助于優化激光器設計，”柏林自由大學Christiane Koch教授解釋道。“目前，我們的CO2激光器應用于能耗密集的芯片制造領域。該項目是推動該產業向更可持續方向發展的重要一步。”Basilewitsch補充道。