1. August 2022 | DLR-Initiative Quantencomputing

Ausschreibung zur Entwicklung von Quantencomputern mit Neutralatomen

Zukunftstechnologie mit Qubits
Ein Quantencomputer arbeitet mit Qubits, die den Gesetzen der Quantenphysik folgen. Dies erlaubt neuartige Algorithmen, die auf konventionellen Computern nicht möglich sind. Die Bits der herkömmlichen Rechner kennen nur die beiden Zustände 0 und 1. Qubits können im Gegensatz dazu unendlich viele Zwischenwerte annehmen.
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  • Qubits auf Basis neutraler Atome gelten als vielversprechender Ansatz für das Quantencomputing.
  • Nach dreieinhalb Jahren sollen in dem ausgeschriebenen Projekt Systeme mit 100 Qubits realisiert werden.
  • Das DLR stellt Räume in seinen Innovationszentren in Hamburg und Ulm bereit.
  • Schwerpunkte: Quantentechnologie, Quantencomputing, Digitalisierung

Im Rahmen der Initiative Quantencomputing des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sollen innerhalb von vier Jahren prototypische Quantencomputer unterschiedlicher Architekturen gebaut werden. Das DLR hat hierzu eine weitere Ausschreibungveröffentlicht. Das Ziel ist die Beschaffung eines prototypischen Quantenprozessor-Demonstrators auf Basis von Neutralatomen. Das System soll in mehreren Phasen auf 100 Qubit oder mehr ausgebaut werden. Das ausgeschriebene Projekt läuft über dreieinhalb Jahre.

Atomhüllen werden zu Rechenbausteinen

Derzeit befindet sich das Quantencomputing in einer frühen Entwicklungsphase. Es gibt unterschiedliche Konzepte für die Entwicklung von Quantencomputern und noch ist unklar, welcher Pfad sich am Ende im Markt durchsetzen wird. Das DLR stellt sich deswegen breit auf und unterstützt parallel verschiedene Technologieansätze. Dazu gehören auch Quantencomputer auf Basis von Neutralatomen. Die Informationen werden ähnlich wie bei den Ionenfallen in den elektronischen Zuständen von Atomen gespeichert und manipuliert. Einzelne solcher Qubits können mithilfe von Lasern angesteuert werden. Um zwei Qubits miteinander wechselwirken lassen zu können – ein essenzieller Baustein für einen Quantencomputer – werden die Atome in sogenannte Rydberg-Zustände versetzt. Hierbei ist das äußerste Elektron deutlich weiter vom Kern entfernt als normalerweise.

„Ein- und Zwei-Qubit-Gatter als Basisbaustein eines Quantencomputers auf Basis von Neutralatomen wurden demonstriert. Jedoch stellen limitierte Kohärenzzeit und Gattergüten noch eine Herausforderung dar. Die Skalierung zu einem praktikablen Quantencomputer erfordert Verbesserungen, die im Rahmen dieses Projekts durch die Industrie adressiert werden sollen“, sagt Dr. Karla Loida, Projektleiterin in der Quantencomputing-Initiative.

Auftragsvergabe in einem wettbewerblichen Verfahren

Das DLR bindet Unternehmen, Start-ups und andere Forschungseinrichtungen in die DLR-Initiative Quantencomputing ein, um gemeinsam die Entwicklungsarbeiten voranzutreiben. Das DLR wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hierfür mit Ressourcen ausgestattet und vergibt in großem Umfang Aufträge an Unternehmen in einem wettbewerblichen Verfahren. Das DLR bringt dabei die eigenen Fähigkeiten und Fragestellungen in Forschung und Entwicklung ein. Die aktuelle Ausschreibung ist bislang die sechste zum Quantencomputing. Das DLR stellt Räume in seinen Innovationszentren in Hamburg und Ulm bereit.

Die Bewerbungen zur Teilnahme können bis zum 2. September 2022 abgegeben werden.

Schnelle Berechnungen mit Quantenbits

Quantencomputer sind eine wichtige Technologie für die Zukunft: Sie können Berechnungen und Simulationen auf spezifischen Einsatzgebieten wesentlich schneller als klassische Supercomputer durchführen. Ihr Einsatz ist zum Beispiel im Verkehrs- und Energiebereich, aber ebenso bei der Grundlagenforschung oder dem Betrieb von Satelliten möglich. Quantencomputer arbeiten auf Basis der Quantenmechanik/Quantenphysik. Ihre Quantenbits (Qubits) können nicht nur die Zustände 0 und 1 einnehmen, sondern auch Zwischenwerte. Das unterscheidet Quantencomputer von herkömmlichen Computern und macht sie so leistungsfähig. Im DLR arbeiten bereits mehrere Institute mit Quantentechnologien. Auch im DLR besteht ein großer Bedarf, in Zukunft an und mit Quantencomputern zu forschen.

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