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Quantencomputer gelten als ultraschnelle Rechner der Zukunft. Das Projekt „Scalable Solid State Quantum Computing“ will die Voraussetzungen für künftige sogenannte Multi-Qubit-Systeme schaffen. Um solche Systeme mit mehreren Hundert Qubits zu ermöglichen, werden neue Technologien benötigt, etwa um die Qubits präzise zu steuern. 

An dem Vorhaben beteiligt sind das Forschungszentrum Jülich, die RWTH Aachen und das Karlsruher Institut für Technologie. Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert das Projekt mit sechs Millionen Euro aus einem neuen Förderinstrument für innovative Zukunftsthemen.

Quanteninformationsverarbeitung verspricht eine exponentielle Beschleunigung der Rechenleistung. Damit könnten sich etwa die atomaren Strukturen von Molekülen und Materialien simulieren lassen und physikalisch abgesicherte Quanten-Kommunikationsnetzwerke entstehen. Viele grundlegende Voraussetzungen sind bereits erforscht. Um solchen Anwendungen näher zu kommen, reichen die bisherigen Arbeiten zu Systemen mit zehn Qubits nicht aus. Qubits sind die Informationseinheiten von Quantencomputern, ähnlich wie „0“ und „1“ in heutigen Computersystemen. Für die Quantensysteme der nächsten Generation sind Größenordnungen von mehreren Hundert Qubits notwendig. An solchen Systemen arbeitet das Projekt „Scalable Solid State Quantum Computing“. Die Forscher untersuchen unter anderem zwei der am häufigsten verwendeten Festkörpertypen von Qubits: Halbleiter und Supraleiter. Außerdem wollen die Wissenschaftler elektronische Steuerungen entwickeln, mit denen sich mehrere Hundert Qubits exakt kontrollieren lassen.

Das Projekt wird von Prof. David DiVincenzo vom Peter Grünberg Institut, Theoretische Nanoelektronik (PGI-2 / IAS-3) des Forschungszentrums Jülich und Prof. Hendrik Bluhm vom Institut für Quanteninformation der RWTH Aachen koordiniert. Beide sind Gründungsdirektoren des JARA-Institute for Quantum Information, einer Gemeinschaftseinrichtung des Forschungszentrums und der RWTH. Neben Wissenschaftlern dieser Einrichtungen sind auch Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie beteiligt.

Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert im Rahmen ihres Impuls- und Vernetzungsfonds künftig innovative Themen in strategischen Zukunftsfeldern, die zur Weiterentwicklung und stärkeren Zusammenarbeit der Forschungsbereiche beitragen. „Scalable Solid State Quantum Computing“ wurde nun als eines der ersten Projekte ausgewählt.

 

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