Quantencomputer Hardware

Quantencomputer übertreffen klassische Computer in ihrer Leistungsfähigkeit und erlauben hochkomplexe Berechnungen oder sichere Verschlüsselungsmethoden. Sie bieten die Chance, die Informationstechnologie um völlig neue Möglichkeiten zu erweitern.

Am Fraunhofer ILT werden mit laserbasierten Bearbeitungsverfahren – darunter z. B. die Mikro- und Nanostrukturierung mit Ultrakurzpulslasern (UKP-Lasern) oder das selektive Laserätzen (Selective Laser-induced Etching SLE) – Strukturen und Bauteilgruppen erzeugt, die sich im Bereich des Quantencomputing einsetzen lassen. Mikroskopisch dimensionierte, wellenleitende Strukturen erlauben z. B. die Kommunikation zwischen Qubits, den Recheneinheiten der Quantencomputer, mit einzelnen Photonen. Wichtige Forschungsaspekte sind hier u. a. die Verbesserung der wellenleitenden Eigenschaften von Bauteilen und die gerichtete Photon-Emission aus Qubits.

Für die photonische Kopplung unterschiedlicher Qubit-Systeme über weite Strecken werden Quanten-Frequenzkonverter (Quantum Frequency Converter, QFC) benötigt, die einzelne Photonen von einer Ausgangs- zu einer Zielwellenlänge konvertieren und dabei deren Quantenzustände erhalten.

Ein Schwerpunkt am Fraunhofer ILT bildet die Entwicklung effizienter und rauscharmer Quanten-Frequenzkonverter für die Anbindung von Qubits an Glasfasern. In diesem Bereich besteht eine enge Kooperation mit dem Forschungszentrum QuTech, eine Kollaboration der Technischen Universität Delft und der niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung TNO. Als Qubits kommen u. a. NV-Zentren in Diamant zum Einsatz, die Photonen mit der Wellenlänge 637 nm emittieren. Die anvisierten Zielwellenlängen für eine verlustarme Übertragung per Glasfasern liegen zwischen 1500 und 1600 nm. Spezielle QFC-Komponenten sind Schlüsselkomponenten für die Demonstration des ersten Quanteninternets, für die die Wissenschaftler des QuTech Qubits in Delft, Leiden, Den Haag und Amsterdam mittels Glasfasern zu einem gemeinsamen System verbinden werden.

Langfristiges Ziel sind Architekturen, in denen fehlertolerante Quantencomputer modular realisiert und photonisch gekoppelt sind. 

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zum Quantencomputing und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.