通快（Trumpf）——为阿斯麦（ASML）极紫外光刻设备提供激光器的制造商——正转向量子计算，以探索优化其激光器的新方法。通快正与弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）及柏林自由大学达勒姆中心（Dahlem Center）合作，探究现代量子计算机是否真能比当今经典超级计算机更有效地解决问题。若量子计算机被证实效率更高，将有望改进下一代二氧化碳激光系统。
基于二氧化碳的激光装置广泛应用于半导体生产（特别是深紫外（DUV）和极紫外（EUV）光刻设备的光源，例如西盟（Cymer）为阿斯麦NXE与EXE系列开发的系统）、非半导体产业及用于互联的硅光技术领域。因此，研究团队将聚焦两大技术方向：二氧化碳激光的典型工业应用与微观探索的科学路径。该项目获得了德国联邦教育与研究部约180万欧元的资金支持。
量子计算机在模拟二氧化碳激光方面可能超越经典超级计算机，因为这类激光的物理机制（振动与旋转能量交换、分子碰撞、粒子数反转动力学）本质上是量子力学过程。经典超级计算机通常需近似模拟这些过程，因为完整描述多态量子系统需要存储呈指数级增长的振幅数据，这对通快等企业现有的超算资源而言日趋困难。
相比之下，量子计算机可原生表征量子态：n个量子比特能编码2ⁿ维状态空间，无需受经典仿真所需的DRAM容量限制。这使得量子硬件更适合模拟二氧化碳激光器内部增益、损耗及能量传递行为所涉及的解耦多体相互作用。随着量子机器整体成熟，它们有望为工业激光设计带来更精确的预测与更快速的优化。
首期研究团队的核心任务是验证量子硬件能否处理控制粒子生成与放大光能的复杂量子力学相互作用。弗劳恩霍夫激光技术研究所贡献其在半导体器件模拟方面的经验，而达勒姆中心则提供分子碰撞动力学描述的专业知识。
该项工作的关键技术环节涉及将既有的能量传递行为描述转化为适用于量子算法的形式。通快正在开发这些量子算法的初版并协调测试工作。早期目标之一是针对二氧化碳激光放大过程的相关机制，其中精确预测能量在不同分子态间的转移行为对优化光学输出及整体系统性能至关重要。
研究人员已开始评估现有模拟方法，并对早期量子方案进行基准测试以识别其优势。鉴于当前量子计算机仍属原型阶段，缺乏处理大型工业负载所需的稳定性，重点在于积累知识体系，为未来更强大的量子机器做好准备。这包括验证激光物理模型的特定部分在量子硬件上是否比传统超算运行更高效。
该计划的另一目标是利用对微观行为的深化认知指导未来激光设计，包括改进增益介质、调整泵浦源与活性材料的相互作用等。更精确的预测最终可能实现更高性能、更低功耗或更紧凑的设备，这对使用通快激光器的实际设备（包括光刻工具）可能产生深远影响。
最后，通快指出量子算法推动的二氧化碳激光建模进步或可降低激光设备的环保影响。但由于研究尚处早期阶段，量子计算对二氧化碳激光应用设备的实际影响目前仍难以估量。
