量子计算赋能激光革命，通快引领下一代激光技术研发

近期，通快（TRUMPF）、弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）以及柏林自由大学物理系达勒姆复杂量子系统中心，正借助量子算法开展激光物理基础研究。该项目的长期目标是通过量子计算机在未来大幅加速新型激光器的研发进程。

通快项目负责人Daniel Basilewitsch表示：“若能更精确地理解激光产生与放大过程中的物理机制，我们就能在未来进一步提升产品效率与性能。”这项研究的核心在于，探索量子计算机能否比通快目前使用的传统高性能计算机，更有效地模拟激光器中复杂的量子力学过程。

聚焦CO₂激光器与半导体激光器
项目合作伙伴将研究重点集中于CO₂激光器和半导体激光器。对此，弗劳恩霍夫激光技术研究所数据科学与测量技术部门负责人、亚琛工业大学光学系统技术教席教授Carlo Holly解释道，除了应用于数据传输、智能手机传感器技术以及未来的自动驾驶领域外，半导体激光器还是大多数工业激光应用的核心，无论是作为泵浦源还是直接应用。

因此，利用量子算法更准确地预测其放大特性将产生巨大的影响。团队的目标是借助量子计算机来模拟半导体激光器中的量子力学过程。然而，量子计算机在工业领域的广泛应用仍需时日。尽管首批原型机已经问世，但目前仍难以胜任复杂的工业任务。尽管如此，Basilewitsch强调必须从现在开始积累专业知识，为未来量子计算机在工业领域的应用做好准备。

项目合作伙伴各展所长
ILT在半导体激光器模拟领域处于领先地位，而达勒姆复杂量子系统中心则在分子碰撞建模方面具有深厚造诣。通快公司负责开发首批量子算法并统筹协调整个项目。德国联邦教育与研究部通过其“应用导向量子信息学”资助计划，为该项目提供了约180万欧元的资金支持。

研究人员首先对现有模拟方法进行分析，并对初步的量子算法进行测试。“该项目的核心在于将CO₂激光器中期望和非期望的能量转移过程的物理建模，从经典计算机迁移到量子计算机上。对这些过程的深入理解将有助于优化激光器设计，”柏林自由大学Christiane Koch教授解释道。“目前，我们的CO2激光器应用于能耗密集的芯片制造领域。该项目是推动该产业向更可持续方向发展的重要一步。”Basilewitsch补充道。