研究项目：通快携手科研机构，以量子计算推动激光技术革新

2025-12-17 19:44

2025年11月20日，德国迪琴根，亚琛、柏林——全球领先的工业激光器制造商德国通快集团（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。其长期目标是未来利用量子计算机显著加速新型激光器的研发进程。通快项目负责人Daniel Basilewitsch表示：“更深刻地理解激光产生与放大的物理机制，将有助于我们未来打造出效率更高、性能更卓越的产品。”项目的核心议题在于验证：量子计算机是否能比传统高性能计算系统更精准地模拟激光内部的复杂量子力学过程。

专注于二氧化碳和半导体激光器

项目研究将重点围绕二氧化碳CO2激光器和半导体激光器展开。“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，半导体激光器作为泵浦光源或直接应用，已成为大多数工业激光应用的核心。利用量子算法更精准地预测放大特性所产生的影响可能非常巨大。” 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卡洛·霍利指出：“我们的目标是利用量子计算机计算半导体激光器中的量子力学过程。”不过量子计算机在工业领域实现广泛应用仍需时日。尽管首批原型机已问世，但目前尚无法胜任复杂的工业任务。 Basilewitsch 强调：“但我们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奠定基础。”

强强联合，各展所长

在此合作中，各参与方将充分发挥其独特优势：弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）在半导体激光器仿真领域处于领先地位，而达勒姆复杂量子系统中心（Dahlem Center for Complex Quantum Systems）则在分子碰撞建模方面处于领先地位。通快公司（TRUMPF）正在开发首批量子算法并协调该项目。德国联邦教育与研究部（BMBF）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。

图一：研究人员正在实验室内调试精密光学平台

研究团队将首先系统分析现有的模拟方法，并对初始量子算法进行测试。“项目核心在于将二氧化碳CO2激光器中理想与非期望的能量转移过程的物理模型从经典计算机转化至量子计算机。深入理解这些过程将有助于优化激光器设计，”柏林自由大学的Christiane Koch教授解释道。Basilewitsch强调：“该项目是推动高能耗芯片制造业迈向可持续发展的重要一步，而我们的二氧化碳CO2激光器正广泛应用于该领域。”