Mit der Lieferung unseres ersten Quantencomputers – einem 4-Qubit-System auf Basis von NV-Zentren vom Leipziger Startup XeedQ – haben wir bald einen großen Meilenstein erreicht: Sobald der Hersteller alle notwendigen Tests abgeschlossen hat, werden unsere Forschungsteams zum ersten Mal in der Geschichte des DLR direkten Zugang zu eigener Quantencomputing-Hardware erhalten. Mit ihr wird das DLR seine eigenen Kompetenzen im Bereich Quantencomputing weiter ausbauen und gleichzeitig die Entwicklung zur industriellen Nutzung von Quantencomputern beschleunigen.
Als DLR Quantencomputing-Initiative sind wir dafür angetreten, Quantencomputern den Weg von der Grundlagenforschung in die industrielle Anwendung zu ebnen. Das geht nicht von heute auf morgen. Und noch immer gibt es viele Herausforderungen bei der Entwicklung der notwendigen Technologien und strukturellen Voraussetzungen, bis Quantencomputer in der Breite kommerziell genutzt werden können.
Wir wollen diese Entwicklung beschleunigen, das bereits vorhandene Quantentechnologie-Ökosystem ertüchtigen und unsere eigene Expertise in diesem Bereich ausbauen. Deshalb ermöglichen wir Startups, KMUs und Industrie mit uns als Ankerkunde genau die Gesamtsysteme, Enabling-Technologien und Anwendungen zu entwickeln, die für einen Durchbruch des Quantencomputing nötig sind.
Dazu setzen wir auch die Voraussetzungen für das weitere Wachstum des Marktes: Durch unsere Aufträge und Vernetzungsarbeit stärken wir das Knowhow und die Expertise in wichtigen Bereichen des Quantencomputing und gestalten dabei ein lebendiges, nachhaltiges Ökosystem. So entstehen zum Beispiel an unseren beiden Innovationszentren in Hamburg und Ulm genau die Netzwerke, die Technologietransfer und Innovation zwischen Forschung und Wirtschaft beflügeln und Fachkräften ein attraktives Umfeld bieten.
Feierliche Präsentation im Innovationszentrum Ulm
Umso wichtiger ist für uns nun dieser Moment: Als erstes der von uns beauftragten Unternehmen, hat uns das Startup XeedQ aus Leipzig einen Quantencomputer an das DLR-Innovationszentrum Ulm geliefert: XQ1i ist ein 4-Qubit-System auf Basis von NV-Zentren. Es ist mobil, wird bei Raumtemperatur betrieben und kann mit einem W-Lan-fähigen Rechner oder Tablet gesteuert werden. Vor allem bietet es uns aber einen transparenten Zugang zu den Qubits. So können unsere Anwender:innen beispielweise eigene Gates entwerfen und die Hardware direkt ansteuern.
Für unsere DLR-Forschungsteams bedeutet das, dass sie nun erste Experimente durchführen und praktische Erfahrungen für ihre Anwendungsprojekte sammeln können. Diese Erfahrungen mit dem XQ1i-System werden sie auf zukünftige, komplexere NV-Zentren-Quantencomputer übertragen können.
QCI-Leiter Robert Axmann (links) stellt dem Publikum des 3. Austauschforum Quantencomputing den XQ1i von XeedQ vor der erste Quantencomputer der DLR Quantencomputing-Initiative. Mit auf der Bühne v.l.n.r.: Karsten Lemmer (DLR), Ina Schieferdecker (BMBF), Bernhard Kluttig (BMWK)
Dieses Wissen wird den DLR-Teams aber auch dabei helfen, Ideen aus der Grundlagenforschung in die industrielle Anwendung zu bringen und in andere Quantentechnologie-Projekten der DLR-Institute und -Forschungsbereiche einzubringen. Der direkte Zugriff auf eigene Quantenhardware ermöglicht uns damit bereits jetzt, unser Knowhow im Bereich Quantencomputing und anderen Quantentechnologien auszubauen und dieses Wissen in die Anwendung zu bringen.
Direkter Zugriff auf eigene NV-Zentren-Hardware
Doch XQ1i ist nur der Anfang des QCI-Projekts XQi: Bis voraussichtlich Ende 2026 wird XeedQ für uns einen voll funktionsfähigen, robusten und skalierbaren Diamant-Spin-basierten Quantencomputer mit mehr als 32 Qubits liefern. Der QCI-Auftrag ermöglicht XeedQ, diese Idee mit der Sicherheit eines verlässlichen Partners und den Vorteilen eines dichten Ökosystem aus Forschungs- und Industrieprojekten an den QCI-Standorten in Hamburg und Ulm zu entwickeln.
Das Projekt XQ1i ist eines von zwei von uns beauftragten Projekten für die Lieferung von Quantencomputern auf NV-Zentren-Basis. Einen ähnlichen Auftrag erteilten wir im Dezember an das Leipziger Startup SaxonQ. Dazu haben wir zwei weitere Startups mit der Weiterentwicklung von Spin-Enabling-Technologien zur Unterstützung des NV-Zentren-Ökosystem beauftragt. Insgesamt schaffen wir mit diesen Aufträgen am Innovationszentrum Ulm ein einzigartiges Umfeld für Forschung und Entwicklung von NV-Zentren-Technologien.
Ein großer Schritt für das DLR
„Von der Lieferung des XQ1i profitiert das gesamte NV-Zentren-Ökosystem: Zusammen mit unseren Startups und DLR-Forschungsteams werden wir das Angebot für Diamantchips für Quantencomputer nachhaltig verbessern.“
Michael Höse, Projektmanager DLR QCI
Nach der ersten Inbetriebnahme folgen nun ausführliche Tests und die Abnahme, bevor das gelieferte System von den Anwendungsprojekten der DLR QCI genutzt werden kann. Währenddessen sind die Arbeiten an unseren anderen Hardware-Projekten in vollem Gange: Derzeit haben wir insgesamt 16 Hardware-Systemen bei Industriepartnern und DLR-Instituten beauftragt, darunter Quantencomputer auf Ionenfallen- und Photonen-Basis, wichtige Enabling-Technologien und komplementäre Analogrechner-Projekte.
Diese breite technologische Basis und volle Wertschöpfungstiefe von der Hilfstechnologie bis zur Anwendung macht die Aufgabe der DLR Quantencomputing-Initiative so einzigartig: Wir bauen unsere eigene Expertise aus und ertüchtigen dabei das gesamte Ökosystem Quantencomputing. Unser erster Quantencomputer ist ein großer Schritt zu diesem Ziel.
NV-Zentren | Stickstoff-Fehlstellen
Dank ihrer hohen Zuverlässigkeit und – verhältnismäßig – einfachen Handhabung, sind Qubits aus NV-Zentren ein vielversprechender Technologieansatz für das Quantencomputing. Sie benötigen keine Kühlung und können deswegen auch mobil genutzt werden – ein großer Vorteil gegenüber anderen, aufwändigeren Systemen. Das ermöglicht transportable Quantencomputer, zum Beispiel auch in Flugzeugen und Satelliten. Aber NV-Zentren können noch mehr als rechnen: Weil sie empfindlich auf Magnetfelder reagieren, eignen sie sich auch als extrem feinfühlige Quantensensoren mit einer großen Vielfalt von Anwendungsfällen.
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