Ein starkes Ökosystem für Quantencomputing in Hamburg

„Experience the future of compute” – unter diesem Motto stellten sich in Hamburg Forschungsteams und Startups beim QCI Showcase vor. Die DLR QCI öffnete außerdem Labore, gab Einblicke in den Reinraum und stellte die Ionenfallen-Quantencomputer vor, die in den nächsten Jahren in Hamburg aufgebaut werden. „Für eine internationale Spitzenposition im Quantencomputing brauchen wir ein starkes Ökosystem. Nur gemeinsam werden Forschung, Wirtschaft und Startups die großen technologischen Herausforderungen überwinden und Quantencomputer erfolgreich in die Anwendung bringen. Ein starkes Ökosystem Quantencomputing beschleunigt den Technologietransfer zwischen Forschung und Wirtschaft, unterstützt Kooperationen und die damit verbundenen Synergien und Innovationen und schafft ein attraktives Umfeld für Fachkräfte“, sagt Prof. Karsten Lemmer, DLR-Vorstandsmitglied verantwortlich für Innovation, Transfer und wissenschaftliche Infrastrukturen.

Enge Vernetzung von Forschung und Industrie

Dr. Peter Tschentscher, Erster Bürgermeister der Freien und Hansestadt Hamburg, sagt: „Hamburg ist eine Stadt der exzellenten Wissenschaft und anwendungsbezogenen Forschung. Sie bietet zugleich beste Bedingungen für den industriellen Einsatz neuer Technologien. Mit dem Innovationszentrum des DLR in Hamburg verbinden sich Forschung, Industrie und Startups zu einem starken Impuls für die Entwicklung von Quantencomputern made in Germany.“

Die DLR QCI hat mit dem Innovationszentrum in Hamburg technologische Infrastrukturen und ein wirtschaftliches Umfeld geschaffen, um das Quantencomputing vor Ort und in ganz Deutschland voranzubringen. Allein für die Aufträge zum Bau und Nutzung von Quantencomputern sowie den Aufbau der technischen Infrastruktur verwendete die DLR QCI dazu einen dreistelligen Millionenbetrag. Dazu kommt die Entwicklung von praxisrelevanten Anwendungsfällen durch DLR-Forschungsteams und Industriepartner, zum Beispiel in der Logistik und Materialforschung. Außerdem besteht eine enge Vernetzung mit führenden Forschungseinrichtungen in Hamburg und mit der Industrie.

Sprung von der Grundlagenforschung in die Anwendung

Als quantenmechanisches Universalwerkzeug eröffnen Quantencomputer der Forschung, Industrie und Wirtschaft enorme Chancen. Doch bis zur kommerziellen Nutzung ist weiterhin Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig. Damit der Sprung von der Grundlagenforschung in die kommerzielle Anwendung klappt, müssen Forschung und Industrie eng zusammenarbeiten und Startups und Endanwender aktiviert und einbezogen werden. „Wir haben in sehr kurzer Zeit gemeinsam mit unseren Partnern in Hamburg erfolgreich ein DLR Innovationszentrum aufgebaut, welches einen Schwerpunkt auf Quantencomputer und Ionenfallen in Hamburg setzt. Mit QCI Connect und dem QC Solution Center stellen wir unsere Quantencomputer-Rechenkapazität und -Expertise auch kleineren und mittleren Unternehmen zur Verfügung“, sagt Dr. Robert Axmann, Leiter der DLR QCI.

Die DLR QCI hat in Hamburg fünf Konsortien und Startups mit der Entwicklung von Quantencomputern auf Ionenfallen-Basis beauftragt. Eingebunden sind hier die Unternehmen NXP, eleQtron, ParityQC, QUDORA und Universal Quantum, die auch am Showcase in Hamburg teilnahmen.

Qubits – die Rechen- und Speichereinheiten von Quantencomputern – aus Ionenfallen zeichnen sich durch besonders lange Kohärenzzeiten, hohe Gattergüten und eine gute Verschränkbarkeit aus. Mit ihnen sind also aufwändigere Berechnungen möglich als mit kurzlebigeren und fehleranfälligeren Qubits. Zudem sind sowohl ihre Steuersysteme als auch die Integration in Mikroelektronik und Mikrofabrikation ausgereift. Damit eignen sie sich gut für eine industrielle Fertigung. All das macht Ionenfallen zu einer hervorragenden Basis für leistungsstarke Quantencomputer. Allerdings gibt es auch Hürden: So müssen sie zum Beispiel stark gekühlt und in einem Vakuum betrieben werden und brauchen eine komplexe Steuerung durch viele Laser.

DLR QCI stellt DLR-Instituten und Partnern aus Forschung und Wirtschaft Quantencomputer zur Verfügung

Die Innovationszentren bringen Forschung, Industrie und Startups zusammen, um gemeinsam neuartige Quantencomputer zu bauen und passende Anwendungsfälle zu entwickeln. Gerade der Bau von Quantencomputern erfordert einen hohen Ressourceneinsatz, der die Möglichkeiten vieler Startups überfordert. Deshalb stellt die DLR QCI in den Innovationszentren die notwendigen technischen Infrastrukturen bereit: Laserlabore zum Aufbau der Quantencomputer, einen Reinraum für die Entwicklung eigener mikrofabrizierter Quantenchips, Labore für Aufbau- und Verbindungstechnik, um zum Beispiel Quantenchips mit ihrer Ansteuerung zu verbinden und spezielle Werkstätten für die Chipherstellung.