Thought Leadership
planqc wurde ausgewählt, ein 20-Millionen-Euro-Projekt zur Entwicklung und Installation eines 1.000-Qubit-Quantencomputers am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in Garching bei München zu leiten.
Dieser fortschrittliche Quantencomputer, der auf neutralen Atomen basiert, wird in die Supercomputer-Infrastruktur des LRZ integriert und als Beschleuniger für wissenschaftliche Forschung und industrielle Anwendungen dienen.
Das Projekt mit dem Namen „Multicore Atomic Quantum Computing System“ (MAQCS) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Ziel ist es, einen universell programmierbaren Quantencomputer zu installieren, der auf neutralen Atomen in einer innovativen Multi-Core-Architektur basiert, um sowohl die Rechengeschwindigkeit als auch die Effizienz zu steigern. Die Entwicklung wird vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) unterstützt, das zusammen mit planqc und dem LRZ das Konsortium bildet.
Prof. Dr. Dieter Kranzlmüller, Vorsitzender des Direktoriums am LRZ, einem der drei nationalen Supercomputing-Zentren Deutschlands, ergänzt: „plancq geht aus dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik hervor und bringt dadurch beste Voraussetzungen mit. Im Sinne unseres technologie-offenen Ansatzes möchten wir ihr System auf Basis neutraler Atome am LRZ in Betrieb nehmen und in unsere integrierte Umgebung von Super- und Quantencomputern einbinden. Gemeinsam setzen wir alles daran, das System für die Forschung unserer Userinnen nutzbar zu machen. Denn die Potentiale der nächsten Generation hybrider Computersysteme sind vielfältig.“
Die Überschreitung der Grenze von 1.000 Qubits dürfte erstmals einen echten Mehrwert für die Lösung wissenschaftlicher und industriebezogener Problemstellungen schaffen. Das MAQCS-System wird den Nutzern des LRZ damit ein leistungsstarkes neues Werkzeug für Forschung und Entwicklung bieten.
Stärkung der Führungsposition Deutschlands im Quantencomputing
Quantencomputer haben das Potenzial, Bereiche wie die Wirkstoffentwicklung, Materialwissenschaften, Kryptografie und Klimaforschung zu revolutionieren, indem sie komplexe Probleme lösen, die weit über die Fähigkeiten klassischer Computer hinausgehen. Dank der hochmodernen Technologie von planqc und der starken staatlichen Unterstützung ist Deutschland gut positioniert, eine führende Rolle im globalen Wettlauf um Quantencomputing einzunehmen. Dieses Projekt stellt die zweite große staatlich geförderte Initiative von planqc dar, nachdem das Unternehmen bereits 2023 einen Auftrag über 29 Millionen Euro mit dem DLR zur Entwicklung eines weiteren fortschrittlichen Quantencomputers abgeschlossen hat.
Der MAQCS-Quantencomputer von planqc nutzt neutrale Atome in optischen Gittern als Qubits, die in einer innovativen Multi-Core-Architektur mit zwei unabhängigen Kernen und insgesamt 1.000 Qubits organisiert sind. Diese Architektur ermöglicht parallele Rechenprozesse, reduziert die Latenzzeit, indem ein Kern zurückgesetzt wird, während der andere weiter rechnet, und steigert so die Geschwindigkeit und Effizienz erheblich. Das Projekt legt zudem besonderen Wert auf die Weiterentwicklung der Quanten-Fehlerkorrektur, was einen entscheidenden Schritt in Richtung zuverlässiger und fehlertoleranter Quantencomputer darstellt.
Der Einsatz neutraler Atome als Qubits durch planqc ist besonders vielversprechend für die Skalierung auf eine große Anzahl von Qubits mit längeren Kohärenzzeiten und höherer Genauigkeit – entscheidende Anforderungen für die Entwicklung industrietauglicher Quantencomputer. Im Gegensatz zu Quantensystemen, die nur bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt funktionieren, kann der 1.000-Qubit-Quantencomputer von planqc bei Raumtemperatur betrieben werden.
Integration in den Software-Stack des LRZ für nahtlosen Zugriff
Der MAQCS-Quantencomputer wird in den Munich Quantum Software Stack (MQSS) des LRZ integriert, einer hybriden Supercomputing-Umgebung, die HPC- und Quantencomputing-Hardware eng miteinander verknüpft. Nutzer werden in der Lage sein, über cloudbasierte Schnittstellen und direkte HPC-Workflows auf das System zuzugreifen, was eine breite Zugänglichkeit und einen nahtlosen Betrieb sicherstellt.
Das System von planqc stellt den dritten Quantencomputing-Typ im Portfolio des LRZ dar, nach einem 20-Qubit-Quantencomputer auf Basis supraleitender Schaltkreise von IQM und einem 20-Qubit-System von AQT auf Basis einer Ionenfalle. Für die Entwicklung fortschrittlicher High-Tech-Lösungen aus Europa ist es entscheidend, eigene Kapazitäten aufzubauen, um Lösungen für Quantencomputing in Verbindung mit Supercomputern anzubieten.
(pd/planqc)
