Laserverstärker für skalierbare Quantencomputer

Quantentechnologie Laserverstärker für skalierbare Quantencomputer

30.06.2026 Quelle: Pressemitteilung 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

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Franke GmbH

Das Fraunhofer IZM entwickelt mit Partnern kompakte Laserverstärker für ionenbasierte Quantencomputer. Ziel ist es, die Skalierung der Systeme zu unterstützen und zentrale Komponenten für eine europäische Wertschöpfungskette bereitzustellen.

Mit der Validierung des Laserverstärkers an einem Ionenfallen-Quantencomputer der Firma Neqxt GmbH will „QAmp" einen Baustein zur technologischen Souveränität Europas liefern.(Bild: Neqxt GmbH) — Mit der Validierung des Laserverstärkers an einem Ionenfallen-Quantencomputer der Firma Neqxt GmbH will „QAmp" einen Baustein zur technologischen Souveränität Europas liefern.
(Bild: Neqxt GmbH)

Eine zentrale Herausforderung für leistungsfähigere Quantencomputer ist die Bereitstellung kompakter und stabiler Laserverstärker. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM entwickelt gemeinsam mit Neqxt GmbH und Electro-Optics Technology GmbH entsprechende Lösungen, um die Skalierung ionenbasierter Systeme zu unterstützen und eine europäische Lieferkette aufzubauen.

Ionenfallen-Quantencomputer zählen zu den vielversprechenden Architekturen für fehlertolerantes Quantencomputing. Mit steigender Qubit-Zahl wachsen jedoch die Anforderungen an die optische Ansteuerung. Benötigt werden Laserquellen, die sowohl ausreichend Leistung als auch eine hohe spektrale Präzision und Stabilität gewährleisten.

Verstärker für die Skalierung

Im Projekt „QAmp“ entstehen Verstärkermodule für die Wellenlängen 455 nm und 493 nm, die in bestehenden und künftigen Quantencomputersystemen eingesetzt werden können. Ziel ist es, einen zentralen Engpass bei der Skalierung ionenbasierter Systeme zu adressieren.

Die Module sollen nicht nur im Labor funktionieren, sondern perspektivisch auch reproduzierbar und automatisierbar gefertigt werden. Eine Validierung ist an einem bestehenden Quantencomputer von Neqxt vorgesehen.

Integration und technische Umsetzung

Ein Schwerpunkt liegt auf der kompakten Integration der Komponenten. Am Fraunhofer IZM werden Laserverstärker und ein speziell entwickelter Isolator gemeinsam in ein hermetisch dichtes Glasgehäuse integriert. Das verstärkte Licht wird über eine optische Faser weitergeleitet.

Die Umsetzung stellt hohe Anforderungen an Fertigung und Design. So wird ein spezieller Vakuum-Schweißprozess eingesetzt, um das Gehäuse hermetisch abzudichten und den Halbleiterlaser vor Umwelteinflüssen zu schützen. Gleichzeitig ist ein effizientes Wärmemanagement erforderlich: Über metallisierte Durchkontaktierungen im Glas, sogenannte Through-Glass Vias, wird die entstehende Verlustwärme gezielt abgeführt.

Auch bei der Integration optischer Komponenten kommen angepasste Verfahren zum Einsatz. Ein antireflexbeschichtetes Fenster wird direkt in das Package integriert, während auf Klebstoffe verzichtet wird, um Ausgasungen zu vermeiden. Stattdessen werden vakuumkompatible Fügetechnologien eingesetzt.

Beitrag zur europäischen Lieferkette

Neben der technischen Entwicklung zielt das Projekt auf den Aufbau einer europäischen Lieferkette für zentrale Wellenlängen und Komponenten der Quantentechnologie. Die entwickelten Module sollen an einem bestehenden Quantencomputer validiert werden und so zur industriellen Verfügbarkeit dieser Technologien beitragen. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert.

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Stand: 08.12.2025

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