67 Mio. Euro

100-Qubit-Quantencomputer für Hamburg

2. November 2022, 9:16 Uhr | Heinz Arnold

Das DLR hat Universal Quantum Deutschland mit dem Bau eines voll skalierbaren Quantencomputers basierend auf Ionenfallentechnologie beauftragt, der innerhalb von vier Jahren in Hamburg gebaut werden soll.

Mit zwei Verträgen im Gesamtwert von 67 Mio. Euro holt das Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) damit gleich zwei Weltneuheiten nach Hamburg: Einen Single-Chip Quantencomputer mit einem hochentwickelten elektronischen Quantencomputerchip und einen Multi-Chip Quantencomputer, der zunächst bis zu 100 Qubits umfassen wird. Die Grundlage für beide Maschinen wird der leistungsstärkste Chip sein, der je für einen Quantencomputer entwickelt wurde. Der Zugriff auf die Maschine soll gewährleistet werden und so vielen Forschern den Zugang zu dieser Schlüsseltechnologie ermöglichen.

So kommt Skalierbarkeit in die Hardware

Die Ionenfalle ist einer der ausgereiftesten Ansätze für den Bau von Quantencomputern und benötigt nur milde Kühltemperaturen. So können Quantencomputer leichter zu hohen Qubit-Zahlen skaliert werden. Die stabile Verbindung von Chips, auch Module genannt, ist eine der größten Herausforderung beim Bau von Quantencomputern, denn nur so lassen sich die Maschinen zu hohen Qubit-Zahlen skalieren. Experten gehen davon aus, dass Millionen von Qubits erforderlich sind, um komplexe Probleme zu lösen, die für die Gesellschaft von Nutzen sind. Dies erfordert skalierbare Architekturen – und der Modularitätsansatz von Universal Quantum ermöglicht es, Module wie ein Puzzle zusammenzufügen und so extreme Skalierbarkeit zu bieten.

Bisher gibt es nur einen begrenzten Zugang zu funktionierenden Quantencomputer-Prototypen. Mit der Fertigstellung des Rechners in Hamburg öffnen Universal Quantum und das DLR die Tür für den nächsten Schritt der Quantentechnologie – die Entwicklung von Anwendungen auf einem skalierbaren Quantencomputer. So können Konzepte der Softwareentwicklung erprobt und Kompetenzen aufgebaut werden, die gerade im Hinblick auf den internationalen Quantenwettlauf heute immer wichtiger werden. Schon heute arbeitet Universal Quantum mit Rolls Royce daran Quantencomputer zu entwickeln, die helfen können, treibstoffeffizientere Turbinen für die Luftfahrt zu verwirklichen, und so Treibstoffverbrauch und Emissionen zu verringern.

Deutschland sichert sich Vorreiterposition

Das Projekt ist Teil der strategischen Förderung von Quantentechnologie durch die Bundesregierung. Das Forschungs- und Wirtschaftsministerium stellen hierfür die bisher größte Investition einer europäischen Regierung bereit.

»Hamburg ist aufgrund seiner geografischen Lage und des Zugangs zu renommierten Forschungseinrichtungen ein hervorragender Standort für die Hardwareentwicklung von Universal Quantum«, sagt Dr. Sebastian Weidt, CEO und Mitgründer von Universal Quantum. »Das gemeinsame Projekt mit dem DLR erlaubt es uns, unser tolles Team weiter auszubauen und die Technologie voranzutreiben. Besonders eng werden wir mit der Technischen Universität Hamburg zusammenarbeiten, um von ihren technologischen Innovationen und den dort ausgebildeten Talenten zu profitieren.«

Deutschland verfügt über eine gut etablierte Infrastruktur für spezialisierte Ausbildung mit einer hohen Dichte an Talenten in diesem Bereich. Das Team von Universal Quantum wird in den Hamburger Einrichtungen arbeiten und sein Team um etwa 40 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen ausbauen, die auf den Gebieten Quanten- und Software-Entwicklung und in den klassischen Ingenieurwissenschaften arbeiten.

»Unser Team hat intensiv an der Entwicklung unserer Technologie gearbeitet. Mit dem DLR-Auftrag haben wir einen wichtigen Meilenstein erreicht und eine weitere Anerkennung der Qualität unserer Technologie erhalten«, sagt Prof. Dr. Winfried Hensinger, Chief Scientist, Mitgründer und Chairman von Universal Quantum. »Der Schlüssel zu unserem technischen Konzept ist die inhärente Skalierbarkeit der Quantencomputer, die wir bauen. Unsere Mission ist es, viele grundlegende Probleme unserer Zeit zu lösen – dies ist der nächste Schritt auf dem Weg dorthin.«

»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. Auch die Integration auf Mikrochips ist bewährt.«