Ein Durchbruch der Harvard University bringt die vollständige Realisierung von Quantencomputern nicht nur technologisch, sondern auch industriell näher. Kompaktheit, Skalierbarkeit und Effizienz des neuen Chips könnten das Kräfteverhältnis im globalen Wettlauf um Quantentechnologien grundlegend verändern. Compakt.DE. berichtet nach Informationen von Pushkinska.
Was ist eine Metafläche und warum ist sie ein Durchbruch in der Quantenoptik?
Die Harvard University hat einen neuartigen Quantenchip vorgestellt – eine sogenannte Metafläche, die mehrere Photonen-Zustände des Lichts steuern kann. Der Chip ist dünner als die Wellenlänge des Lichts und ersetzt dabei Dutzende klassische optische Komponenten wie Spiegel, Linsen und Strahlteiler. Die Metafläche ermöglicht nicht nur eine Miniaturisierung der Quantenoptik, sondern verbessert auch deren Stabilität – ein entscheidender Fortschritt für das Design effizienter Quantensysteme.
Graphentheorie trifft auf Nanophysik
Die zentrale Innovation liegt in einer Methodik, die Graphentheorie mit den Gesetzen der Lichtausbreitung verbindet. Die Forscher modellierten die Bahnen von Photonen als mathematische Graphen und übertrugen diese als Nanomuster auf die Metafläche. So konnten stabile Interferenzmuster erzeugt werden – ganz ohne komplexe externe Systeme. Das Ergebnis: eine ultrakompakte, leicht skalierbare Architektur.
Warum die neue Technologie die Quantenindustrie revolutionieren könnte
Der Chip ist mit heutigen Halbleitertechnologien kompatibel – was ihn unmittelbar für industrielle Anwendungen qualifiziert. Außerdem minimiert die Metafläche Lichtverluste, die in der Quanteninformatik besonders kritisch sind: Geht ein Photon verloren, geht auch die Information verloren.
Was bedeutet dieser Fortschritt für die Zukunft der Quantentechnologie?
Im Gegensatz zu vielen bestehenden Quantensystemen, die kryogene Temperaturen benötigen, könnte die neue Metafläche Quantenprozessoren ermöglichen, die bei Raumtemperatur arbeiten. Dies erleichtert die Kommerzialisierung erheblich. Anwendungsmöglichkeiten reichen von Quantencomputern über Sensorik bis hin zu Quantenkryptografie und -netzwerken.
Wissenschaftliche Einschätzungen und Kommentare der Entwickler
„Wir haben ein gesamtes optisches Setup in einem einzigen ultradünnen Chip komprimiert – stabil, effizient und bereit für die Massenproduktion“, erklärt Mitautor Keroles M. A. Youssef. Der leitende Wissenschaftler des Projekts, Prof. Federico Capasso, betont, dass dies eines der ersten Beispiele sei, bei dem mathematische Graphstrukturen als Grundlage für Quanten-Nanogeräte dienten. Früher berichteten wir außerdem über: Massive Ausfälle in Russland treffen die „Russische Post“, Apotheken und Mobilfunkdienste – möglicher Hackerangriff.