Skalierbarer Quantencomputer mit neutralen Atomen

04.05.2023

planqc wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ausgewählt, um eine digitale Hardware- und Softwareplattform für Quantencomputing auf Basis neutraler Atome zu entwickeln, die skalierbar ist und Quantenalgorithmen für reale Probleme demonstrieren kann. Der Auftrag ist mit 29 Millionen Euro dotiert. planqc kooperiert dabei mit Menlo Systems und ParityQC, die kritische Komponenten in Form des Lasersystems, sowie für Software und Architektur bereitstellen. Dies ist der erste Kundenauftrag über einen digitalen Quantencomputer auf Basis neutraler Atome in Europa. Der Auftrag erfolgt in einer beeindruckenden Wachstumsphase für das Unternehmen und folgt der Ernennung Hermann Hausers als Beiratsmitglied.

planqc – Europas Marktführer für digitale Quantenprozessoren auf Basis neutraler Atome – hat sich in einem europaweiten Wettbewerb durchgesetzt und nun den Auftrag erhalten, einen Quantenprozessor, der ultrakalte Atome in optischen Gittern nutzt, im DLR-Innovationszentrum in Ulm (Deutschland) zu bauen und zu installieren. Das System wird skalierbar sein und im Rahmen der DLR Quantum Computing Initiative (DLR QCI) in den Quantencomputing-Stack des DLR integriert.

„Wir sind sehr stolz darauf, dass das DLR beim Bau eines Quantencomputers auf planqc als Technologieführer im Bereich der neutralen Atome setzt. Dieser Auftrag ist ein wichtiger Meilenstein in unserer Kommerzialisierungs- und Wachstumsstrategie, die als nächsten Schritt die Expansion in andere Schlüsselindustrien und die Erschließung globaler Märkte vorsieht.“ sagt Alexander Glätzle, CEO und Mitgründer von planqc.

„Wir freuen uns nicht nur, den ersten Quantencomputer auf Basis neutraler Atome im DLR zu installieren, sondern wollen auch eng mit DLR-Experten zusammenarbeiten, um Quantenalgorithmen darauf laufen zu lassen, die einen echten Mehrwert für die vielen Anwendungsfelder des DLR haben werden.“ fügt Sebastian Blatt, CTO und Mitgründer von planqc, hinzu.

Quantencomputer gelten als disruptive Technologie, die es in Zukunft ermöglichen wird, Berechnungen und Simulationen in bestimmten Anwendungsbereichen wesentlich schneller durchzuführen als auf klassischen Supercomputern. Sie können zum Beispiel zum Design neuer Materialien oder Medikamente oder zur Lösung komplexer Probleme im Verkehrs- und Energiesektor oder im Finanzsektor verwendet werden. Quantencomputer nutzen die quantenmechanischen Effekte der Verschränkung und Superposition: Ihre Quantenbits (Qubits) können zeitgleich die Zustände 0 und 1 annehmen – und nicht nur nacheinander, wie klassische Computer. Genau das macht Quantencomputer so leistungsfähig.

Zu den vom DLR identifizierten Problemfeldern gehören Quantenmaterialien, Quantenmaschinelles Lernen, Optimierung von Satelliten und die Simulation chemischer Reaktionen zur Entwicklung effizienterer Batteriesysteme. Das DLR hat durch seine eigenen Forschungsaktivitäten einen klaren Bedarf für den zukünftigen Einsatz von Quantencomputern in allen seinen Schwerpunktbereichen wie Luft- und Raumfahrt, Energie, Verkehr, Sicherheit und Digitalisierung.

Um die gemeinsame Entwicklung anzukurbeln und Synergien mit dem DLR zu nutzen, wird planqc über eigene Labor- und Büroräume im DLR-Innovationszentrum in Ulm verfügen. „Die Vielfalt ist ein wichtiges Merkmal der DLR Quantencomputing-Initiative. Die QCI verfolgt unterschiedliche technologische Ansätze, um die jeweiligen Vor- und Nachteile zu erforschen. Mit diesem Projekt erweitern wir unser Quantencomputer-Portfolio am Standort Ulm um eine weitere erfolgversprechende Technologie“, sagt Dr. Karla Loida, Projektleiterin in der QCI. „Damit die Neutralatome zu Qubits werden, müssen sie zunächst von Laserstrahlen in einem Vakuum gefangen und festgehalten werden“, sagt Dr. Robert Axmann, Leiter der DLR Quantencomputing-Initiative (QCI). Die Atome sind dann ähnlich wie in einem Eierkarton regelmäßig angeordnet und können mit Lasern manipuliert werden. So entstehen einzelne Qubits. „Um zwei Qubits miteinander wechselwirken zu lassen, werden die Atome in sogenannte Rydberg-Zustände versetzt. Ohne eine Wechselwirkung beziehungsweise Verschränkung zwischen Qubits funktionieren Quantencomputer nicht“, erklärt Robert Axmann.

Das Start-up planqc wurde im April 2022 in Garching bei München (Deutschland) gegründet. Das Gründerteam baut auf jahrzehntelanger bahnbrechender Forschung und Technologieentwicklung am Münchner Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) auf. Mit optischen Gittern, einer in München entwickelten Technologie, können bereits heute Tausende von Atomen in einem Kristall aus Licht eingefangen werden, der von einem einzigen Laserstrahl gebildet wird. Quanteninformation wird in elektronischen Zuständen von Strontiumatomen gespeichert, den gleichen Zuständen, die aufgrund ihrer außergewöhnlich langen Kohärenzzeiten zum Bau der besten Atomuhren der Welt verwendet werden. Diese einzigartige Kombination von Quantentechnologien hat das Potenzial, am schnellsten auf Tausende von Qubits mit überragender Gattergüte zu skalieren, eine Voraussetzung für einen industrierelevanten Quantenvorteil.

Weitere Informationen finden Sie unter www.planqc.eu

Ihr Kontakt

Melanie de Gama
planqc GmbH
M: +43 664 1837034
E: Per Mail kontaktieren
Lichtenbergstr. 8
85748 Garching (Munich), Germany

Über planqc

planqc baut Quantencomputer und speichert Quanteninformation in einzelnen Atomen – von Natur aus die besten Qubits. Die Quanteninformation wird verarbeitet, indem diese Qubits in hochskalierbaren Registern angeordnet und anschließend durch präzise kontrollierte Laserpulse manipuliert werden. planqc zeichnet sich durch eine einzigartige Kombination von Quantentechnologien aus, die den schnellsten Weg zu Quantenprozessoren mit tausenden von Qubits eröffnet, und schafft damit die notwendige Voraussetzung für einen industrierelevanten Quantenvorteil. planqc wurde im April 2022 von Alexander Glätzle, Sebastian Blatt, Johannes Zeiher, Lukas Reichsöllner zusammen mit Ann-Kristin Achleitner und Markus Wagner gegründet. planqc hat seinen Sitz in Garching bei München.

Weitere Informationen finden Sie unter https://www.planqc.eu

Über die Quantencomputing-Initiative des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Die DLR Quantencomputing-Initiative (QCI) bindet Start-ups, Industrie und Forschung ein, um gemeinsam Quantencomputer zu bauen. Die Mittel dafür stellt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) zur Verfügung. So entsteht an den DLR-Innovationszentren Ulm und Hamburg die wirtschaftliche und industrielle Basis für das Ökosystem Quantencomputing.

Weitere Informationen finden Sie unter https://qci.dlr.de/

Über Menlo Systems

Die Menlo Systems GmbH zählt zu den Marktführern in der hochpräzisen Messtechnik mit modernster Lasertechnologie. Das Unternehmen mit Hauptsitz im Westen Münchens ist bekannt für die nobelpreisgekrönte Frequenzkamm-Technologie. Über Niederlassungen in USA, Japan und China, und einem weltweiten Netzwerk von Partnern ist Menlo Systems eng vernetzt mit Kunden aus Forschung und Industrie. Die Schwerpunkte der Produkte liegen auf optischen Frequenzkämmen, Zeit- und Frequenzverteilungssystemen, Terahertz-Systemen, ultraschnellen und ultrastabilen Lasern und Komplettsystemen für Anwendungen der Quantentechnologie. Neben Serienprodukten entwickelt und fertigt Menlo Systems auch kundenspezifische Einzellösungen.

Über ParityQC

ParityQC wurde im Jänner 2020 in Innsbruck, Österreich, von Magdalena Hauser und Wolfgang Lechner als Spin-off der Universität Innsbruck und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften gegründet. ParityQC ist das einzige Quantenarchitektur-Unternehmen weltweit. Der Fokus von ParityQC liegt auf der Entwicklung von Blueprints und Betriebssystemen für Quantencomputer. ParityQC arbeitet mit Hardware-Partnern zusammen, um gemeinsam Quantencomputer für Anwendungen zu bauen, die von der Lösung von Optimierungsproblemen auf NISQ-Geräten bis hin zu allgemeinem, fehlerkorrigiertem Quantencomputing reichen. Die Kompilierungsmethode von ParityQC ermöglicht es, branchenrelevante Probleme früher als aktuelle Ansätze zu lösen, und die ParityQC-Architektur bietet einzigartige Vorteile für alle derzeit verfügbaren Hardwareplattformen und beide Methoden (digital und analog). Es ist eine vollständig programmierbare, parallelisierbare und skalierbare Architektur, die mit stark reduzierter Komplexität, einfacher Qubit-Steuerung und unabhängig vom Problem aufgebaut werden kann. ParityQC ist derzeit an mehreren Kooperationsprojekten beteiligt, die darauf abzielen, das Quantencomputing in Deutschland und Europa insgesamt voranzutreiben, und arbeitet mit führenden Quantenhardwareunternehmen weltweit zusammen, die die ParityQC-Architektur in ihre Geräte implementieren.