Die zentrale Herausforderung des Quantencomputings liegt in der Skalierung von Qubits, wobei deren Fragilität und Rauschanfälligkeit die Systemstabilität begrenzen. Kürzlich hat eine Studie der Columbia University durch die Kombination von Lasertechnologie mit Oberflächencodierung einen neuen Weg zur Qubit-Skalierung aufgezeigt.

Qubits als Grundeinheiten des Quantencomputings erfordern für ihre Skalierung die Überwindung des Problems, dass physikalische Qubits leicht durch Rauschen gestört werden. Herkömmliche Methoden waren bei der gleichzeitigen Erhöhung der Anzahl physikalischer und logischer Qubits nur begrenzt erfolgreich. Das Forschungsteam setzte die Technologie von Metaoberflächen-Lichtpinzetten-Arrays ein, nutzte zweidimensionale Arrays aus nanometergroßen Pixeln zur Strahlformung und fing erfolgreich 1000 Strontiumatome mit Qubit-Funktionalität ein, mit Plänen zur Erweiterung auf hunderttausend Atome.

Diese laserbasierte Metaoberflächen-Technologie ermöglicht eine einheitliche Kontrolle aller Atome im Array und erhöht so die Stabilität der Qubit-Anordnung. Dieser Durchbruch bietet neue Ansätze für die Skalierbarkeit des Quantencomputings und könnte Forschungsrichtungen wie die Quantenteleportation vorantreiben. Die Lasertechnologie spielte dabei eine Schlüsselrolle und wurde zu einem wichtigen Werkzeug für die Manipulation mikroskopischer Teilchen.

Die Verbindung zwischen Quantencomputing und Lasertechnologie wird immer enger. Im November letzten Jahres starteten TRUMPF, das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik und die Freie Universität Berlin ein Projekt zur Erforschung der Laserphysik mit Quantenalgorithmen. Das Projekt zielt darauf ab, Quantenprozesse innerhalb von Lasern durch Quantencomputer zu simulieren, um die Entwicklung von Halbleiterlasern und CO2-Lasern zu beschleunigen und eine Grundlage für industrielle Anwendungen zu schaffen.

Obwohl Quantencomputer derzeit noch keine komplexen industriellen Simulationsaufgaben bewältigen können, helfen solche Studien, Fachwissen aufzubauen und sich auf zukünftige Technologieanwendungen vorzubereiten. Die synergetische Entwicklung von Lasertechnologie und Quantencomputing treibt beide Bereiche gemeinsam in Richtung praktischer Durchbrüche.