Alle Projekte
Ionenfallen Quantencomputer Innovationszentrum Hamburg
Auftragnehmer

Ziel

Wir bauen einen nutzungsfreundlichen, zuverlässigen und skalierbaren Quantenprozessor mit mindestens 50 Qubits auf Ionenfallentechnologie.

Für die DLR Quantencomputing-Initiative bauen wir einen Ionenfallen-Quantencomputer mit einem elektronischen Quantencomputer-Modul auf Basis von Silizium-Halbleiter- und Ionenfallen-Chiptechnologie. Quantengatter für die Berechnung können nutzungsfreundlich durch das Anlegen einer Spannung an einen Mikrochip ausgeführt werden. Außerdem verfügt dieser Quantencomputer über eine aktive Fehlerkorrektur – eine entscheidende Fähigkeit, um auch langfristig Quantenanwendungen erschließen zu können. Ein wichtiges Merkmal dieses Quantencomputerst ist seine Skalierbarkeit: Das QCI-System wird zunächst auf mindestens 50 Qubits ausgelegt. Dank unserer Architektur können wir durch die Vernetzung mehrere Module mehrere Hundert, zukünftig sogar Millionen Qubits erreichen, um so die Leistung dieses Quantencomputer zu erhöhen.

Motivation

Die Ionenfallen-Technologie gilt als einer der ausgereiftesten Ansätze zum Bau von Quantencomputern. Da zukünftige Anwendungen von Quantencomputern voraussichtlich Millionen von Qubits voraussetzen, brauchen wir aber skalierbare Quantencomputer. Unser Quantencomputer nutzt ein hochskalierbares, vollintegriertes Quantencomputer-Mikrochip-Modul, um auf den Qubits Quantengatter mit unserer Global-Field-Technologie auszuführen. Die Besonderheit: Man muss die nötige Anzahl von Mikrowellenfelder (und damit den technischen Überbau) nicht erhöhen, wenn man die Anzahl der Qubits erhöhen möchte. Darüber hinaus ermöglicht unser Ansatz, Module wie ein Puzzle zu verbinden um so mit einer großen Anzahl von Qubits arbeiten zu können. Während viele andere Quantencomputer außerdem fast bis zum absoluten Nullpunkt gekühlt werden müssen (-273C), funktioniert unsere Technik mit einer milden Kühlung bei ungefähr 70 Kelvin.

Herausforderung

Unsere Architektur ermöglicht die Durchführung von Gattern mit globalen Mikrowellenfeldern auf einem hochparallelen System. Das Herzstück unserer Quantencomputer ist ein vollintegriertes Quantencomputer-Modul. Dies basiert auf einem Ionenfallen-Chip, der vertikal mit einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) samt rauscharmen Digital-Analog-Wandlern (DAC) integriert ist. Er wurde speziell für effizientes Ionen-Shuttling und hochpräzise Quantengatter entwickelt. Dieses Modul bildet die integrierte Quantenverarbeitungseinheit (iQPU) von Universal Quantum. Das Modul ist für den Betrieb bei Temperaturen von ungefähr 70 Kelvin ausgelegt, um das Wärmemanagement zu vereinfachen. Darüber hinaus reduziert die Temperatur die Ionenerwärmung, den Ionenverlust und letztlich die Fehlerrate bei der Ausführung von Quantengattern. Die Qubits werden auf dem Chip hin- und herbewegt, was zu einer hohen Konnektivität zwischen den Qubits führt und somit die Rechenleistung des Quantencomputers stark erhöht.

Universal Quantum Deutschland

Universal Quantum hat eine modulare Architektur für Quantencomputer entwickelt. Die auf Ionenfallen basierenden elektronischen Quantencomputermodule werden mit der verfügbaren Siliziumtechnologie hergestellt. Die einzelnen Module werden dann mit einer von Universal Quantum entwickelten Technologie zu einer Architektur verbunden, die skaliert werden kann. Universal Quantum wurde im Jahr 2018 gegründet.

Website

Alle Neuigkeiten