XAPHIRO – Prototypischer Ionenfallen-Quantencomputer mit mindestens 50 Qubits
Projektlaufzeit: 1.02.2023 – 31.01.2027
Wir entwickeln einen mikrofabrizierten Quantencomputer-Prototypen auf Basis der Ionenfallen-Technologie mit mindestens 50 voll funktionsfähigen Qubits.
Wir entwickeln einen mikrofabrizierten Quantencomputer-Prototypen auf Basis der Ionenfallen-Technologie mit mindestens 50 voll funktionsfähigen Qubits.
In diesem Projekt entwickeln und betreiben wir einen leistungsstarken Quantencomputer auf Basis der Ionenfallen-Technologie. Als Herzstück kommt dabei ein von Qudora Technologies entwickelter Quantenprozessor mit 50 Qubits zum Einsatz, in dessen verschiedenen Registern die Qubits wahlweise gespeichert, präpariert oder ausgelesen werden können. Der Transport der Qubits zwischen den Registern erfolgt mithilfe elektrischer Signale. Da der Quantenprozessor auf Basis eines skalierbaren Mikrofabrikationsverfahrens hergestellt wird, lassen sich später auch noch leistungsfähigere Recheneinheiten realisieren. NXP Semiconductors steuert einen speziell entwickelten und auf CMOS-Technologie basierenden Photonendetektor bei, welcher für das Auslesen der Qubits verwendet wird. Neben einem benutzerfreundlichen User-Interface steht in dem Projekt auch ein Zugang für verschiedene Nutzergruppen über eine geeignete Plattform im Fokus.
Motivation
Damit unsere Qubits eine lange Lebensdauer erreichen, kühlen wir den Quantenprozessor mithilfe eines Kryostaten auf eine Temperatur von 4 Kelvin herunter. Ein wesentliches Merkmal des Prozessors ist die Implementierung elementarer Rechenoperationen (Quantengatter) durch Mikrowellen-Bauelemente, die auf Chipebene integriert sind. Durch diesen hochintegrativen und voll elektronischen Ansatz werden fundamentale Fehlerquellen laser-induzierter Quantengatter vermieden und die Skalierbarkeit deutlich verbessert. Für die Detektion der Qubits nutzen wir Photonendetektoren, die speziell für kryogene Temperaturen optimiert sind und auf CMOS-Technologie basieren.
Herausforderung
Die grundlegenden Mechanismen des Ionenfallen-Quantencomputers wurden bereits in einer Reihe von Laborexperimenten demonstriert. Die derzeit wesentlichen Herausforderungen lassen sich in zwei Bereiche einteilen. Zum einen gilt es zu zeigen, dass alle notwendigen Elemente in skalierbarer und funktionsfähiger Weise in den Quantenprozessor integriert werden können. Zum anderen muss die Qualität der Quantengatter weiter erhöht werden, um Protokolle zur Fehlerkorrektur effizient anwenden zu können. Mit unserem hochintegrativen Ansatz zahlen wir in diesem Projekt genau auf diese beiden Herausforderungen ein: Wir kombinieren eine vollständig auf Mikrofabrikation und CMOS-Technologie basierende Prozessor-Detektor-Einheit mit der sehr hohen Qualität von Mikrowellen-induzierten Quantengattern.
QUDORA Technologies
QUDORA Technologies ist ein Deep-Tech-Spin-off der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), Technischen Universität Braunschweig sowie der Leibniz Universität Hannover und Teil des Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) Ökosystems. Das Start-up entwickelt Quantencomputer auf Basis der Ionenfallen-Technologie, bei denen Rechenoperationen mittels in den Quantenprozessor integrierter Mikrowellenbauelemente ausgeführt werden.
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Auftragnehmer
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