Forschungsprojekt „Spinning“ – Quantencomputer „made in Germany“

Quantum Brilliance, deutsch-australischer Hersteller von innovativer Quantencomputing-Hardware, ist der Kommerzialisierungspartner im Verbundprojekt „Spinning – Spin-Photon-basierter Quantencomputer auf Diamantbasis“. 

• Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt Quantencomputing-Projekt mit mehr als 16 Millionen Euro
• Fraunhofer IAF leitet Vorhaben zur Entwicklung eines Demonstrators für einen Quantencomputer inklusive Möglichkeit zur Anbindung an herkömmliche Computersysteme

Unter der Leitung des Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF entwickeln 28 renommierte Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft einen Demonstrator für einen Quantencomputer „made in Germany“ und die nötige Peripherie, um ihn an herkömmliche Computersysteme anzubinden.

Der kompakte, skalierbare Quantenprozessor wird auf Spin-Qubits in synthetischem Diamant basieren. Die neue Hardware soll sich insbesondere durch längere Operationszeiten, geringe Fehlerraten sowie einen zuverlässigen Betrieb auszeichnen – und das bei einem geringen Kühlbedarf.

Damit ließe er sich in unmittelbarer Nähe zu klassischen Computersystemen einsetzen. Perspektivisch berechnet dieser Quantenprozessor zudem die Produkte aus hochkomplexen quantenchemischen Reaktionen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit mehr als 16 Millionen Euro gefördert, und die Laufzeit beträgt drei Jahre. Der entsprechende Projektsteckbrief findet sich hier. Als Kommerzialisierungspartner achtet Quantum Brilliance auf die Anforderungen aus der Wirtschaft und hat breite Einsatzszenarien sowie die Nutzbarkeit in der Praxis konsequent im Auge.

Spin-Qubits aus synthetischem Diamant

Für die Entwicklung des Quantenprozessors mit Spin-Qubits aus synthetischem Diamant werden gezielt implantierte Stickstoffatome (NV-Zentren) im Diamantgitter genutzt. Diese fungieren als Rechnerknoten, zwischen denen durch Licht die Quanteneigenschaften übertragen werden. Dadurch soll auch die Grundlage für eine spätere Skalierung gelegt werden. Das erste Modell soll mit bis zu 10 Qubits arbeiten, spätere mit 100 Qubits und mehr. Insgesamt zeichnet sich das Design durch höchste Konnektivität und eine flexible Konfigurierbarkeit aus.

„Ziel unserer Arbeiten ist es unter anderem, einen zuverlässigen Betrieb eines solchen innovativen Quantencomputers sicherzustellen und eine Peripherie zu schaffen, um die Rechenleistung für eine breite Gruppe von Anwendern, beispielsweise per Cloud-Computing, zur Verfügung zu stellen“, erläutert Prof. Dr. Rüdiger Quay, Projektkoordinator von „Spinning“ und geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IAF.

„Wir freuen uns, Teil dieses spannenden vom BMBF geförderten und unter der Leitung von Fraunhofer IAF durchgeführten Projekts zu sein. Quantencomputing ist eines der zentralen Zukunftsthemen – mit einem Potenzial, das seinesgleichen sucht. Deutschland bietet mit seiner Forschungslandschaft, der ansässigen Industrie und der Förderung der öffentlichen Hand die perfekten Voraussetzungen, um einen – wenn nicht sogar den – Spitzenplatz in dieser zukunftsträchtigen Branche zu besetzen“, erklärt Mark Mattingley-Scott, Europachef von Quantum Brilliance. „Jetzt ist es wichtig, die Erkenntnisse der Forschung in kommerziellen Produkten und Lösungen zu denken und auch umzusetzen. Damit die Ergebnisse und jeder investierte Euro der öffentlich geförderten Forschung dem Standort Deutschland zugutekommen und einen hohen Nutzen für Gesellschaft und Wirtschaft bringen. Die Kommerzialisierung und praktische Nutzbarkeit der Quantentechnologie stehen jetzt immer mehr im Fokus.“ 

Projektpartner

Unter der Leitung des Freiburger Fraunhofer IAF arbeiten neben Quantum Brilliance sechs Universitäten, zwei gemeinnützige Forschungseinrichtungen, vier industriellen Unternehmen (KMU und Spin-offs) und vierzehn assoziierten Partnern (zehn davon sind Unternehmen) am Spinning-Projekt. Alle Beteiligten sind hochaktiv auf dem Gebiet der vorwettbewerblichen Hardware-, Firmware- und Software-Entwicklung.

• Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF (Koordinator)
• Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB
• Forschungszentrum Jülich GmbH
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
• Universität Konstanz
• Universität Heidelberg
• Technische Universität München
• Universität Ulm
• Diamond Materials GmbH, Freiburg im Breisgau
• NVision Imaging Technologies GmbH, Ulm
• Qinu GmbH, Karlsruhe
• Universität Stuttgart
• Quantum Brilliance GmbH, Stuttgart
• Swabian Instruments GmbH, Stuttgart
• 14 assoziierte Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft

https://quantumbrilliance.com/