Quantentechnologie bekommt ein Glas-Upgrade in Europa

Forschende aus Italien, Deutschland und Frankreich arbeiten gemeinsam an einem bahnbrechenden Projekt: dem Bau eines Quantencomputers auf der Grundlage von photonischen Chips aus Glas. Geleitet wird das Projekt vom Politecnico di Milano, mit dem Ziel, die Herausforderungen praktischer Quantenberechnungen mithilfe der einzigartigen optischen Eigenschaften von Glas zu bewältigen.

Die Chips, entwickelt vom italienischen Unternehmen Ephos, verwenden Licht (Photonen), um Informationen zu übertragen und zu verarbeiten. Sie unterstützen bis zu 200 rekonfigurierbare optische Modi, was eine dynamische Steuerung der Lichtpfade mit minimaler Störung ermöglicht. „Wir brauchen Materialien, die Licht effizient übertragen, es aber nicht absorbieren“, erklärt Giulia Acconcia, eine der Projektleiterinnen. Deshalb ist Glas – dank seiner geringen Lichtabsorption – ideal.

Von Licht zu Logik

Das Team entwickelt ein System, das einzelne Photonen erzeugt und durch optische Schaltkreise aus Glas leitet. Diese Chips könnten eines Tages dabei helfen, bessere Batterien zu entwerfen, neue Medikamente zu entwickeln oder kosmische Geheimnisse zu erforschen. Mittels Lasergravur können präzise optische Schaltungen ins Glas eingebracht werden, während Lichtteilchen über Glasfasern mit minimalem Verlust in den Chip gelangen.

Das deutsche Unternehmen Pixel Photonics baut hochsensible Photonendetektoren, und Schott AG liefert hochwertige Glassubstrate. Gleichzeitig entwickelt Acconcias Team fortschrittliche Elektronik zur Steuerung des Systems.

Der Weg bis 2026

Bis zum Jahr 2026 soll ein funktionierendes photonisches Quanten-Gerät an der Universität La Sapienza in Romentstehen. Französische Teams vom CNRS und der Universität Montpellier arbeiten an Open-Source-Software und Energiespeichermodellen, die Quantenanwendungen unterstützen sollen.

Die erste Aufgabe? Die Verbesserung der Lithium-Ionen-Batteriechemie durch variationale Quantenalgorithmen, die komplexe molekulare Wechselwirkungen simulieren können – weit über das hinaus, was heutige Siliziumcomputer leisten können.