Am 1. April 2025 wird das internationale Jahr der Quantenphysik und -technologien von der UNESCO erklärt. Dieses bedeutende Ereignis wird von der Technischen Universität Braunschweig (TU Braunschweig) und mehreren anderen Institutionen in Deutschland aktiv mitgestaltet. Die TU Braunschweig ist Gründungsmitglied der niedersächsischen Quantenallianz Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) und spielt eine entscheidende Rolle in der sich rasch entwickelnden Quantentechnologie-Industrie des Landes.
Im Rahmen der Feierlichkeiten zum World Quantum Day am 14. April gab es eine beeindruckende Präsentation der TU Braunschweig, die den niedersächsischen Quantencomputer vorstellte. Ein zentrales Element dieser Innovation ist der von der TU entwickelten Chip für den Ionenfallen-Quantencomputer. Dieser Chip ist wegweisend, da Quantencomputer extrem niedrige Temperaturen benötigen, um effizient zu arbeiten. Forscherinnen und Forscher der TU Braunschweig sind gerade dabei, Quantencomputer kompakter und temperaturstabiler zu gestalten.
Technologische Innovationen
Das Team um Professor Vadim Issakov hat kürzlich Erstaunliches geleistet, indem es die Elektronik von Superrechnern auf kompakte Leiterplatten miniaturisiert hat. Besonders hervorzuheben ist ein neu entwickelter Chip, der die Steuerungselektronik für den Transport gefangener Ionen um den Faktor 250 reduziert. Dieser Chip funktioniert auch bei extremen Kryotemperaturen von etwa vier Grad Kelvin und hat das Potenzial, die Effizienz künftiger Quantencomputersysteme erheblich zu steigern.
Ein weiterer bedeutender Fortschritt ist die Entwicklung eines weltweit ersten funktionalen Mikrowellen-Controllers für gefangene Ionen, der auf der International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) vorgestellt wurde. Diese Technologien bilden die Grundlage für eine vielversprechende Zukunft in der Quantencomputertechnik und dessen Anwendungen in verschiedenen Bereichen.
Zusammenarbeit und zukünftige Entwicklungen
Parallel zu den Entwicklungen in Braunschweig hat das Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) zusammen mit dem Munich Quantum Valley (MQV) einen Quantencomputer auf Basis von gefangenen Ionen beschafft. Dieses System, das 20 Qubits umfasst, stammt von dem Start-up Alpine Quantum Technologies (AQT) aus Innsbruck und wird mit einer Finanzierung von rund 9,8 Millionen Euro durch die bayerischen Staatsministerien unterstützt.
Der Quantencomputer wird primär den Forschungsaktivitäten der sieben Mitgliedsorganisationen des MQV dienen, insbesondere zur Implementierung von Systemsoftware und Programmierumgebungen. Ein wichtiges Ziel dabei ist, das System in die Hoch- und Höchstleistungs-Computer des LRZ zu integrieren. Dadurch sollen wissenschaftliche Simulationen beschleunigt und effiziente Workflows für das Supercomputing entwickelt werden.
Das AQT-System nutzt elektrisch aufgeladene Atome (Ionen), die in Fallen gefangen gehalten und durch Laserstrahlen gesteuert werden. Es ist beeindruckend, dass dieses System bei Raumtemperatur betrieben werden kann und dabei nur etwa zwei Kilowatt elektrische Leistung benötigt. Darüber hinaus sind die Zugänge zu diesem Quantencomputer über eine Cloud-Anbindung für die Partnerorganisationen des MQV und des LRZ organisiert, was eine breite Zugänglichkeit gewährleistet.
Die Forschungsprogramme Q-DESSI des MQV und weitere Projekte am LRZ unterstützen die Entwicklung der Quantencomputing-Ressourcen weiter. Die betroffenen Partner betonen die entscheidende Bedeutung dieser Technologien für die Forschung und die Erweiterung der Möglichkeiten im Quantencomputing, was auch einen erheblichen Einfluss auf zukünftige Anwendungen in der Industrie haben könnte.
Insgesamt zeigt sich, dass die Entwicklungen im Bereich der Quantenphysik und -technologien sowohl in Niedersachsen als auch in Bayern vielversprechende Perspektiven eröffnen. Mit der Verbindung von Forschung und praktischen Anwendungen wird die Zukunft der Quantentechnologie entscheidend mitgestaltet.
Mehr Informationen finden Sie bei TU Braunschweig, Munich Quantum Valley.
