2026年9月28日——在科学界讨论量子计算机时，引发分歧的通常是底层系统这一问题。离子阱、里德伯原子，还是超导电路？在汉诺威莱布尼茨大学，Kai Voges 博士组建了一个新的研究小组，它置身于这些阵营之间，力求毫无保留地融合这些不同技术路线的优势。该研究小组位于下萨克森州量子谷（QVLS）的核心地带，并以 QuantumFrontiers 卓越集群的基础研究为依托，正在开发混合量子系统。在德国联邦研究、技术和航天部提供的580万欧元资助下，其目标是在五年内实现一项独特技术的首次门操作，并引导当前关于量子计算的讨论走向新的方向。

分子遇上原子

这一构想的核心是超冷分子和单个原子。Kai Voges 在其迄今的科研生涯中已掌握了所需的相关专业知识。在汉诺威量子光学研究所——历史上分子物理学的领先研究中心——攻读博士期间，他就用单个冷却原子组装出分子。随后，他在伦敦帝国理工学院拓展了自己的专业领域，在那里将整个分子冷却到仅几开尔文的温度。作为自己研究小组的负责人，分子仍是 Voges 工作的重点：它们未来将成为量子计算机的量子比特。不过，他为母校带来的不仅是新经验，还有一个全新的额外系统：里德伯原子。

Kai Voges：“我的目标是能够互补地利用分子和里德伯原子各自的优势。作为量子比特，分子具有很长的相干时间，这意味着它们可以将量子信息存储数秒甚至数分钟。因此，就目前的技术水平而言，由分子构成的量子计算机擅长存储信息，但计算速度较慢，因为分子之间的相互作用非常微弱。另一方面，里德伯原子在传递信息方面极快且极为灵活，但目前它们还不够稳定，无法单独作为量子计算机的硬件。因此，我们希望将分子的稳定性与里德伯原子的速度结合起来。”

技术目标：门操作；科学应用：数不胜数

在联邦研究部 Quantum Futur 计划的资助下，Kai Voges 正在组建一个研究小组，目标是用分子和里德伯原子实现量子计算机的首次门操作。视技术成熟度而定，研究人员也在考虑创办一家衍生公司。不过，除了实现他们自己的构想外，与下萨克森州量子谷和 QuantumFrontiers 卓越集群内其他小组的合作也已列入议程。作为一种新系统，里德伯原子不仅拓展了量子光学研究所的研究范围，也创造了新的协同效应。

Kai Voges：“我尤其期待建立新的合作，特别是在新量子门的理论方面。同样令人兴奋的是，与莱布尼茨大学和德国联邦物理技术研究院实力雄厚的离子阱研究小组搭建桥梁。这超出了建造量子计算机本身。人们还可以设想一种双时钟，让分子和单个原子各自发挥所长。仅通过利用这些系统不同的钟跃迁，就可以抵消各自的噪声源，从而产生低噪声信号。”

项目概况

由 Kai Voges 牵头的“用于量子计算与模拟的混合系统（HybriQCS）”项目，在联邦研究、技术和航天部为青年研究人员举办的第三轮 Quantum Futur 竞赛中成功入选。这项以应用为导向的资助总额为580万欧元，于2026年3月1日启动，将持续五年，至2031年2月28日结束。