Herr Ulm, was genau ist die Quantum Flagship Initiative – und was die dritte Quantenrevolution?
Stefan Ulm: Das Flaggschiff-Projekt, welches im Jahr 2018 von der Europäischen Kommission ins Leben gerufen wurde, unterstützt Forschungsprojekte rund um die Entwicklung eines europäischen Quantencomputers mit einem Budget von einer Milliarde Euro. Dabei sollen innerhalb von fünf Jahren Rechner mit Leistungen von 50 bis 100Qubits entwickelt werden. Auf der Suche nach neuen Lösungen ist die Zusammenarbeit zwischen Forschern, Ingenieuren und Industrie wichtig. Unter der dritten Quantenrevolution versteht man Technologien auf Basis von Quantenmechanik in makroskopischen Systemen, die den Bereich kommerzieller Anwendungen erreichen. Dies betrifft Quanten-Sensorik, -Computer, -Simulation und -Kommunikation. Diese Gebiete werden im EU-Föderprogramm Quantum-Flagship gefördert.
Warum brauchen wir neben den bestehenden Quantencomputern von IBM oder Google noch einen weiteren Quantencomputer?
Ulm: Es gibt zwei aussichtsreiche Systeme für die Realisierung eines Quantencomputers. Zum einen erfolgt die Umsetzung mithilfe von supraleitenden Schaltkreisen, wie sie z.B. von IBM und Google eingesetzt werden. Die supraleitenden Schaltkreise weisen ein Gatter-zu-Kohärenzzeit-Verhältnis auf, also wie viele Rechenoperationen ausgeführt werden können, das 8 bis 1.000-mal kleiner ist als bei dem weiteren aussichtsreichen Ionenfallen-System. Hier erfolgt die Realisierung über gefangene atomare Ionen. Im Rahmen der Quantum-Flagship-Initiative der Europäischen Kommission arbeiten wir mit Forschern der Universität Mainz und Innsbruck an einem vollautomatisierten Ionenfallen-Quantencomputer mit Kalzium-Ionen-Ketten.
Akka beteiligt sich am Aqtion-Forschungsprojekt. Was ist dessen Ziel?
Ulm: Aqtion steht für Advanced Quantum Computing with Trapped Ions. Das Projekt beteiligt sich an der Suche nach neuen industriell nutzbaren Quantenanwendungen. So soll eine grundlegende skalierbare Architektur für das gesamte Quantencomputersystem entwickelt werden, um entsprechend viele Qubits kontrollieren zu können, sodass auch größere Fragestellungen gelöst werden können. Dazu müssen in allen Bereichen des Quantencomputers skalierbare Komponenten zum Einsatz kommen. Dies betrifft neben der Fallentechnologie und der Optik auch die Steuerungselektronik.