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Rechenoperationen

Aus einer Ionenfalle können geladene Atome nicht entwischen: Ein elektromagnetisches Feld hält sie in ihrer Position. Ein Laser sowie Radio- oder Mikrowellen können den Zustand der geladenen Atome (Ionen) dann gezielt verändern. So werden sie zu Qubits, den Rechenbausteinen von Quantencomputern. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat jetzt Aufträge vergeben, damit die Ionenfallen-Technologie weiterentwickelt wird. Im Rahmen der DLR Quantencomputing-Initiative entstehen innerhalb von vier Jahren entsprechende prototypische Quantencomputer.

„Für die Realisierung von Qubits auf Basis von Ionenfallen vergibt das DLR Aufträge für fünf Projekte im Rahmen seiner Quantencomputing-Initiative. Dieser Technologieansatz gilt als vielversprechend und soll nun gezielt weiter vorangetrieben werden. Damit gehen wir einen weiteren Schritt in Richtung eines programmierbaren, fehlertoleranten Quantencomputers“, sagt Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR. „Durch die enge Zusammenarbeit von Wirtschaft und Wissenschaft entstehen Synergien, die das Ökosystem Quantencomputing stärken und damit auch Start-ups neue Möglichkeiten eröffnen.“ Die Aufträge haben ein Gesamtvolumen von 208,5 Millionen Euro. Die sukzessive Entwicklung der Systeme läuft in mehreren Phasen. „Zum Ende der Projekte werden Quantencomputer basierend auf Ionenfallen-Technologie mit mindestens 50 Qubits bereitstehen. Gleichzeitig werden modulare Systeme aufgebaut, die erweiterbar Richtung tausender Qubits sind“, sagt Dr. Robert Axmann, Leiter der DLR Quantencomputing-Initiative. „Das akademische und wirtschaftliche Umfeld in unseren Innovationszentren ist optimal zur Weiterentwicklung.“ […]

„Systeme mit Ionenfallen erlauben universelle Rechenoperationen. Sie sind nicht auf die Lösung bestimmter Aufgaben festgelegt“, erklärt Dr. Karla Loida, Projektleiterin in der Quantencomputing-Initiative. „Quantencomputer auf Basis von Ionenfallen haben mehrere Vorteile: Die Qubits sind vergleichsweise stabil und die Gattergüten sind hoch – eine wichtige Voraussetzung für den Bau hochqualitativer Quantencomputer. Durch die Integration auf Mikrochips und innovative Chipdesigns wird jetzt auch die Skalierbarkeit greifbar.“ Zudem sind die Technologien, die zum Bau erforderlich sind, schon ausgereift. Lasersysteme für die nötige Kühlung sind verfügbar. Eine gezielte Manipulation von Qubits funktioniert mithilfe von Lasern, Mikro- oder Radiowellen. Auch die Integration auf Mikrochips ist bewährt. Die in den Projekten entwickelten prototypischen Quantencomputer werden von den DLR-Instituten für die Forschung und Entwicklung genutzt und sind über ein Netzwerk verfügbar.

Es gibt unterschiedliche Konzepte für die Entwicklung von Quantencomputern. Noch ist unklar, welches Konzept sich letztlich durchsetzen wird. Das DLR unterstützt parallel verschiedene Technologieansätze und bringt die eigenen Fähigkeiten und Fragestellungen in Forschung und Entwicklung ein. Im Rahmen der DLR Quantencomputing-Initiative sollen innerhalb der nächsten vier Jahre prototypische Quantencomputer unterschiedlicher Architekturen gebaut, sowie die damit verbundenen Technologien und Anwendungen entwickelt werden. Das DLR bindet Unternehmen, Start-ups und andere Forschungseinrichtungen ein, um gemeinsam die Arbeiten voranzutreiben. Hierfür wurde das DLR durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit Ressourcen ausgestattet und vergibt in großem Umfang Aufträge an Unternehmen in einem wettbewerblichen Verfahren. […]

Vollständige Quelle: DLR