Verbundprojekt »IQuAn«

Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt: Im Fokus des Verbundprojekts IQuAn steht die Entwicklung eines ionenbasierten Quantencomputers mit latenzarmer Anbindung an einen Hochleistungsrechner

Quantencomputer sind klassischen Computern nachweislich in vielen Anwendungsfeldern, beispielsweise bei Optimierungsproblemen oder zur Simulation chemischer Eigenschaften, überlegen. Dazu muss die Zahl der Qubits in Quantencomputern jedoch erhöht werden, um Fehlerkorrektur und tiefere Quantenalgorithmen zu ermöglichen. Ziel dieses Projektes ist der Aufbau und Betrieb einer skalierbaren, elementaren Quantenprozessoreinheit basierend auf gefangenen atomaren Ionen. Diese Plattform verfügt über Qubits mit Kohärenzzeiten von mehreren Sekunden und lasergetriebene Gatter hoher Qualität. Individuelles optisches Adressieren auf kleineren Qubit-Registern gemeinsam mit dynamischen Konfigurieren von Registern durch Bewegen, Vertauschen und Umgruppieren der Ionen ermöglicht eine skalierbare Lösung mit hoher Qubit-Konnektivität. Der Quantenprozessor soll latenzarm an den Mainzer Hochleistungsrechner MOGON II angebunden und als User Facility externen Nutzern zur Verfügung gestellt werden.

Am Fraunhofer ILT werden fortschrittliche laserbasierte Herstellungsverfahren für die monolithische, segmentierte, lineare Mikrochip-Ionenfalle weiterentwickelt und an die Anforderungen einer innovativen Falle angepasst. Ausgangspunkt ist das zweistufte Verfahren Selektives Laser-induziertes Ätzen (SLE), das im Gegensatz zu den etablierten Verfahren eine größere Flexibilität und dreidimensionale Geometriefreiheit beim Design der Ionenfallen ermöglicht und gleichzeitig eine höhere Präzision bei verringerter Komplexität bei der Fertigung bietet. Zusätzlich bietet das Verfahren die Möglichkeit die optische Adressierung der einzelnen Qubits später monolithisch auf die Falle zu integrieren und damit die Skalierbarkeit der Technologie deutlich zu verbessern.

Laufzeit des Projekts

1.1.2021 – 31.12.2024

Projektvolumen

12 Mio. Euro (zu 82,4 % durch das BMBF gefördert)

Die Förderung erfolgt im Rahmen des Programms »Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt« in der Fördermaßnahme »Quantenprozessoren und Technologien für Quantencomputer«.