Auf dem Weg zur industriellen Nutzung von Quantencomputern ist die Skalierbarkeit von Quantenprozessoren eine der größten Herausforderungen. Mit unserem Ionenfallen-Projekt QSea II bauen wir gemeinsam mit unseren Industriepartnern das Know-how in diesem Bereich aus. Bis zu dessen Fertigstellung steht uns mit QSea I schon sehr bald ein funktionierender 10-Qubit-Demonstrator zur Verfügung.
Ende Oktober haben wir fünf Industriepartner mit der Entwicklung von Quantencomputern auf Basis von Ionenfallen beauftragt. Nach den Projekten Toccata, Legato und Xaphiro haben nun auch die Projekte QSea I und QSea II mit einem Online-Kick-off die Arbeit aufgenommen. Damit sind alle Ionenfallen-Projekte am Standort Hamburg aktiv.
Für das Projekt QSea I haben wir das Konsortium NXP × eleQtron × ParityQC mit der Entwicklung eines Quantenprozessors mit zehn Qubits beauftragt. Bereits in einem Jahr werden Anwender und Anwenderinnen im DLR auf ihm Erfahrungen mit Ionenfallen-Systemen sammeln und das System für ihre Forschungsprojekte nutzen.
Parallel entwickelt das Konsortium mit QSea II einen modularen, skalierbaren Quantencomputer auf Ionenfallen-Basis. Das Ziel ist die Vernetzung mehrere QSea-Chips zu einer universellen Quantencomputer-Struktur, die später auf viele Chips mit tausenden von Qubits anwachsen kann. Eine wichtige Voraussetzung für diese Skalierbarkeit ist die Integration elektronischer Bauteile in den Chip der Quantencomputers.
Technologie: Ionenfallen
Qubits aus Ionenfallen zeichnen sich durch besonders lange Kohärenzzeiten und hohe Gattergüten aus. Davon profitieren vor allem Algorithmen, die lange Berechnungen ausführen und wenig bis gar nicht fehlertolerant sind. Zudem sind sowohl die Steuersysteme der Ionenfallen als auch die Integration in Mikroelektronik und Mikrofabrikation ausgereift. Damit eignen sie sich gut für eine industrielle Fertigung mit großen Qubit-Zahlen.
Ionenfallen-Kompetenz für den Standort Hamburg
Mit gleich fünf Ionenfallen-Projekten wird unser Innovationszentrum Hamburg ein bedeutender Standort für die Ionenfallen-Technologie in Deutschland. Weil dort Industrie, Forschung und Anwendungsentwicklung zusammentreffen, versprechen wir uns einen intensiven Austausch und effektiven Technologietransfer von der Grundlagenforschung in die Industrie bis in die Anwendung. Ein Beispiel dafür ist unser QCI-Projekt TeufIQ des DLR-Instituts fürs Quantentechnologien, das zum einen ein technologisches Unterstützungsangebot bei der Prozessbereitstellung zur Fertigung von Ionenfallen anbietet und zum anderen eigene technologische Innovationen voranbringt.
„Mit QSea I erhalten wir in nur einem Jahr einen Quantencomputer-Demonstrator, mit dem wir direkt losarbeiten können.“
Barbara Grüner-Dvorak, Projektmanagerin DLR QCI im Online-Kick-off
„Mit dem Bau von modularen, skalierbaren Systemen läuten wir die nächste Phase von Quantencomputern ein.“
Daniel Ceglinski, Projektmanager DLR QCI im Online-Kick-off
NXP Semiconductors Germany
NXP gehört zu den führenden Halbleiterunternehmen weltweit und kann auf Erfahrung und Expertise von mehr als 60 Jahren bauen. Am Standort Hamburg sind mit rund 900 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern vor allem Forschung, Entwicklung, Test und Marketing für mehrere Geschäftsbereiche ansässig. Die wichtigsten NXP Kompetenzzentren in Hamburg sind Sichere Vernetzte Mobilität, Cybersecurity, Industrie 4.0 und – neu – Quantencomputing.
eleQtron
EleQtron ist ein 2020 gegründetes Spin-off aus dem Lehrstuhl für Quantenoptik der Universität Siegen. Das Start-up entwickelt, produziert, betreibt und vermarktet Rechenzeit auf Ionenfallen-basierten Quantencomputern. Der Quantencomputer-Hersteller baut sukzessiv leistungsstärkere Quantencomputer auf und bindet diese an die Cloud an. Die Technologie arbeitet ohne Laserlicht für Quantenlogikoperationen.
Parity Quantum Computing Germany
Der Fokus von ParityQC liegt auf der Entwicklung von Bauplänen und Betriebssystemen für Quantencomputer. ParityQC arbeitet mit Hardwarepartnern weltweit zusammen, um gemeinsam Quantencomputer für Anwendungen zu bauen, die vom universellen, fehlerkorrigierten Quantencomputing bis hin zur Lösung von Optimierungsproblemen auf NISQ Geräten reichen. Für das DLR entwickelt ParityQC Architektur, Algorithmen und Betriebssystem.
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