Ausschreibung zur Entwicklung von Quantencomputern mit Festkörperspins
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- Zwei Teilprojekte zur Realisierung auf Basis von Festkörperspins.
- Die Quantencomputer werden an den Innovationszentren des DLR entwickelt und in Betrieb genommen.
- Schwerpunkte: Quantentechnologie, Quantencomputing, Digitalisierung
Im Rahmen der Quantencomputing-Initiative 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 Ausschreibung mit zwei Teilprojekten veröffentlicht. Im ersten Teilprojekt geht es um einen transportablen Demonstrator zu Schulungszwecken, der innerhalb eines Jahres zur Verfügung steht. Im zweiten Teilprojekt wird ein prototypischer Quantenprozessor auf Basis von Festkörperspins entwickelt und gebaut. Das System soll in mehreren Phasen auf 50 Qubits oder mehr ausgebaut werden. Das ausgeschriebene Projekt läuft über dreieinhalb Jahre.
Spins werden zu Rechenbausteinen
Das Thema Quantencomputing entwickelt sich rasant, dabei spielen vielfältige Technologieansätze in unterschiedlichen Entwicklungsstadien eine Rolle. Noch ist unklar, welche Konzepte für die spätere Anwendung am besten geeignet sind. Daher stellt sich das DLR breit auf und verfolgt mehrere Technologieansätze. Dazu gehören auch Quantencomputer auf Basis von Festkörperspins.
Einzelne Spins dienen als Qubit und können mithilfe von Lasern, Mikro- oder Radiowellen manipuliert werden. Die Spinsysteme lassen sich dabei zum Beispiel durch Fehlstellen in Kristallen, mit Quantenpunkten oder mit Strukturen in anderen Halbleitermaterialien realisieren. Um zwei Qubits in solchen Festkörpern miteinander wechselwirken zu lassen, werden die Qubits beispielsweise in einen Abstand von wenigen Nanometern voneinander gebracht. So „spürt“ ein Qubit die Spins der anderen und wird durch seine Nachbarn beeinflusst.
„Solche Qubits in Halbleitermaterialien zeigen aussichtsreiche Eigenschaften. Zudem gab es in den letzten Jahrzehnten immense Fortschritte in der Halbleiterindustrie. Die vorhandene Infrastruktur beschleunigt den Technologietransfer von der Forschung in die Anwendung“, erklärt Dr. Karla Loida, Projektleiterin in der DLR Quantencomputing-Initiative. „Jedoch erfordert ein funktionstüchtiger Quantencomputer noch eine verbesserte Präzision bei der Herstellung und Positionierung der Qubits. Das soll im Rahmen dieses Projekts durch den Industriepartner erreicht werden.“
Auftragsvergabe in einem wettbewerblichen Verfahren
Das DLR bindet Unternehmen, Start-ups und andere Forschungseinrichtungen in die DLR Quantencomputing-Initiative (QCI) 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. Zuletzt wurden fünf Aufträge für den Bau von prototypischen Quantencomputern auf Basis von Ionenfallen vergeben. Diese Aufträge haben ein Gesamtvolumen von 208,5 Millionen Euro.
Die aktuelle Ausschreibung ist bislang die siebte zum Quantencomputing. Das DLR stellt Räume in seinen Innovationszentren in Hamburg und Ulm bereit.
Die Bewerbungen zur Teilnahme können bis zum 16.01.2023 abgegeben werden.
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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 Quantenphysik. Ihre Quantenbits (Qubits) können die Zustände 0 und 1 gleichzeitig einnehmen – und nicht nur nacheinander, wie die klassischen Computer. Das wiederum macht Quantencomputer 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.