Qubits gezielt steuern

Helmholtz-Challenge zum 18. Dezember

Sie sind die kleinsten Recheneinheiten eines Quantencomputers: Qubits. Wir arbeiten daran, sie gezielt zu steuern. So können sie ihr Potenzial für Alltagsanwendungen voll entfalten: in Verkehr, Klima und Gesundheit.

Die Entwicklung von Quantencomputern hat sich in den letzten Jahren rasant beschleunigt, erste Systeme sind bereits verfügbar. Doch diese müssen noch weiter optimiert werden. Schließlich gelten Quantencomputer als Schlüssel für eine Vielzahl innovativer Technologien: Dank ihrer neuartigen Rechenleistung liefern sie Simulationen, die dabei helfen, die Entwicklung von Materialien und Wirkstoffen zu beschleunigen, Klimamodelle zu präzisieren und komplexe Logistikprobleme zu lösen.  

Für derart leistungsfähige Computer müssen zum einen die kleinsten Recheneinheiten, die so genannten Qubits verbessert werden, was über Material- und Herstellungsfragen sowie grundsätzlich neue Ansätze gelingen könnte. Zum anderen muss auch das Systemdesign optimiert werden, um Störungen zu vermeiden und die Anzahl der Qubits deutlich zu skalieren. Dafür werden neben den technisch fortgeschrittenen supraleitenden Qubits auch Halbleiter-Spin-Qubits auf gänzlich neuen physikalischen Effekten basierende Qubits untersucht. Zudem wird untersucht, wie Quantencomputer künftig in klassische Höchstleistungsrechner integriert werden können.

Wissenschaftler bei Helmholtz decken die gesamte Entwicklungskette von der Erforschung von grundlegenden Quanteneffekten und der Entwicklung neuer Materialien bis zur Entwicklung von Bauteilen und Systemen zu deren Anwendung ab. So trägt Helmholtz dazu bei, eine völlig neuartige Technologie zu entwickeln und in die Anwendung zu bringen.