Anwendungsorientierte Quantencomputer-Demonstratoren
Quantencomputer-Entwickler machen im Projekt ATIQ gemeinsame Sache.
Quantencomputer versprechen ungekannte Rechenpower für Anwendungen, an denen auf Nullen und Einsen beruhende Rechner prinzipiell scheitern. Im Projekt „Quantencomputer mit gespeicherten Ionen für Anwendungen“ ATIQ entwickeln 25 Partner aus Forschungseinrichtungen gemeinsam mit Partnern aus der Industrie jetzt Quantencomputer-Demonstratoren, die gemeinsam mit Anwendern realisiert werden sollen. Die Quantencomputer-Demonstratoren sollen Nutzern im 24/7 Betrieb zugänglich gemacht werden. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit insgesamt 37,4 Millionen Euro.
Ziel von ATIQ ist es, innerhalb von dreißig Monaten eine erste Generation von zuverlässigen, anwenderfreundlichen und rund um die Uhr verfügbaren Quantencomputer-Demonstratoren auf Basis der Ionenfallen-Technologie zu entwickeln. „Wir wollen gemeinsam den nächsten großen Schritt machen. ATIQ soll der Kristallisationspunkt für ein deutsches Ökosystem der Ionenfallen-Quantentechnologie sein, das Technologiepartner, Wissenschaft und Anwender zusammenbringt und zu relevanten kommerziellen Verwertungen führt“, fasst Projektkoordinator Christian Ospelkaus von der Uni Hannover und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig die Motivation zusammen.
„Ionen sind ideale Qubits. Sie werden uns von der Natur selbst bereitgestellt, sind immer identisch, ihre Eigenschaften sind zudem mit höchster Genauigkeit bekannt. Wir werden im Rahmen von ATIQ neue Methoden erforschen, diese perfekten Qubits auch in großen Quantenregistern zu kontrollieren“, erklärt Christof Wunderlich von der Uni Siegen. „Gerade, wenn man einen klassischen Hochleistungsrechner mit solch einem Quanten-Koprozessor verbindet, ist dieses Gespann unschlagbar bei neuen Rechenaufgaben“, ergänzt Ferdinand Schmidt-Kaler von der Uni. Mainz.
Die Kombination von klassischem Hochleistungsrechner und Quantencomputer eröffnet vollkommen neue Möglichkeiten. Es besteht daher dringender Bedarf für Deutschland, robuste und skalierbare Quantenhardware zur Verfügung zu stellen. Das ATIQ-Konsortium zielt auf optimierte Hardware für Anwendungen in der Chemie. Neuartige chemische Substanzen und die Reaktionen zu deren Herstellung könnten dann auf Quantencomputern simuliert werden. Ein anderer Anwendungsfall liegt im Finanzwesen, wo völlig neue Wege in der Kreditrisikobewertung beschritten werden.
Der Kern des Quantenprozessors in ATIQ basiert auf der Ionenfallen-Technologie, die weltweit als eine der vielversprechendsten Wege zum Quantencomputer angesehen wird. Allerdings sind derzeitige Systeme komplexe Labormaschinen, kontinuierlich gewartet und kalibriert durch hochqualifiziertes Personal. ATIQ adressiert die technischen Herausforderungen, um einem Dauerbetrieb zu bewerkstelligen mit zuverlässigen Rechenoperationen hoher Qualität. Die ATIQ-Partner optimieren in Zusammenarbeit mit Technologie- und Industriepartnern dazu die Ansteuerung der Prozessoren mit elektronischen und optischen Signalen, sodass auch externe Nutzer Rechenalgorithmen selbstständig ausführen können. Außerdem verspricht eine solche Optimierung auch die Hochskalierung der Quantendemonstratoren von zunächst zehn auf schließlich mehr als hundert Qubits.
LU Hannover / RK
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