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Quantencomputer made in Germany
Koordiniert vom Forschungszentrum Jülich haben deutsche Forschungseinrichtungen und Unternehmen einen Quantencomputer aus 30 supraleitenden Qubits mit geringen Fehlern entwickelt – ein wichtiger Beitrag zur technologischen Eigenständigkeit Deutschlands.
Das Bundesforschungsministerium hatte 2021 ein klares Ziel formuliert: Bis 2027 soll es einen wettbewerbsfähigen und für Anwender zugänglichen Quantencomputer geben, der auf einheimischer Forschung basiert. Damit nicht genug: Bereits während dessen Entwicklung sollten Technologien in die Industrie übertragen werden und Start-ups entstehen. Um diese Vision zu verwirklichen, legte das Ministerium die Fördermaßnahme „Quantencomputer-Demonstrationsaufbauten“ auf.
Prof. Frank Wilhelm-Mauch vom Jülicher Institut für Quantencomputeranalytik formte daraufhin ein Konsortium aus 22 deutschen Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Es bewarb sich erfolgreich um Fördermittel und startete Anfang 2022 mit einem Budget von 76,3 Millionen Euro das Projekt QSolid. Seit Herbst 2026 durchläuft der 30 Qubit-Computer nun verschiedene Tests – seine Stärke: eine besonders geringe Fehlerrate bei den Qubits.
Schon beim ersten Prototyp haben die Leistungsdaten gezeigt, dass sich unser Ansatz auszahlt, auf Qubits mit geringen Fehlerraten zu setzen.
Ein Schlüssel zum Erfolg war die Verpflichtung von Prof. Rami Barends. Der niederländische Physiker hatte im kalifornischen Google Quanten-Lab den ersten Quantencomputer mitentwickelt, der klassische Rechner bei einer speziellen Aufgabe übertraf. In Jülich übernahm er als Direktor des neugegründeten Institute for Functional Quantum Systems die Entwicklung und Fertigung der QSolid-Quantenprozessoren.
Zu den Mitarbeitern der ersten Stunde zählte Jeferson R. Guimaraes. „Anfangs waren wir nur zu siebt, und ich war sozusagen der Joker, der überall einsprang“, erinnert sich der Doktorand. Es galt nicht nur, den Quantenchip herzustellen, sondern zunächst die Laborinfrastruktur aufzubauen, etwa die Kühlungsysteme. Außerdem half Guimaraes, die mechanischen Komponenten und die magnetische Abschirmung des Quantencomputers zu entwerfen.
Nach rund sechs Monaten konnte er sich seiner Hauptaufgabe widmen: der Herstellung von Quantenchips in der Helmholtz Nano Facility, einer Einrichtung auf dem Jülicher Campus mit 1200 Quadratmetern Reinraum. „Das bedeutete Konzentration und viel mühsame Handarbeit, bei der man sich keine Fehler erlauben durfte – täglich stundenlanges Stehen inklusive“, so Guimaraes. Währenddessen fertigten und lieferten QSolid-Partner weitere Komponenten des Quantencomputers gemäß den Vorgaben aus Jülich – unter anderem Leiterplatten, mechanische Bauteile und Kabel.
Ende 2024 erreichte das Projekt seinen ersten Meilenstein: Der 10-Qubit-Prototyp lief. Physikalische Qubits sind die Quanteneinheiten, die ein Quantencomputer im Idealfall gleichzeitig kontrollieren und für Berechnungen nutzen kann. Im Vergleich etwa mit Googles 53-Qubit-Prozessor von 2019 wirken 10 Qubits bescheiden. „Allerdings entscheidet die reine Qubit-Zahl nicht über die Leistungsfähigkeit eines Quantencomputers“, sagt Projektkoordinator Wilhelm-Mauch. Schon kleinste Störungen können Qubits aus ihrem Quantenzustand bringen und ihre Fähigkeit zum Rechnen zerstören. Deshalb dienen viele Qubits allein der Fehlerkorrektur. „Schon beim 10-Qubit-Prototyp haben die Leistungsdaten erkennen lassen, dass sich unser Ansatz auszahlt, auf Qubits mit geringen Fehlerraten zu setzen“, betont Wilhelm-Mauch. Eine bestimmte Leistung mit weniger Qubits zu erreichen, sei ein Weg zu kostengünstigeren und kompakteren Quantencomputern.
In den Folgemonaten gelang es, den 10-Qubit-Prototyp an die Jülicher Quantencomputer-Infrastruktur JUNIQ anzubinden, die vom Jülich Supercomputing Centre (JSC) betrieben wird. So konnten auch QSolid-Partner, etwa aus Berlin, auf ihn zugreifen. Parallel dazu arbeitete das QSolid-Team am Aufbau eines 30-Qubit-Quantencomputers, dem eigentlichen Projektziel.
Dank des Zwischenschritts mit dem 10-Qubit-System konnte das Team schon im laufenden Projekt Knackpunkte identifizieren und Verbesserungen einführen. „Ein Quantencomputer besteht aus Hunderten von Komponenten, die man nach Entwurf und Fertigung zu einem einzigen System zusammensetzen muss“, erklärt Guimaraes. „Es ist wichtig, zwischendurch zu prüfen, ob der gesamte Entwicklungszyklus bis hin zur Integration aller Komponenten in ein System funktioniert.“ Auch Wilhelm-Mauch meint, ohne die Lerneffekte bei der Entwicklung des 10-Qubit-Prototyps hätte das Team möglicherweise nicht erfolgreich das fehlerreduzierte 30-Qubit-System aufbauen können. Denn, so der theoretische Physiker: „Es hat sich bewahrheitet, dass ein großes System weitaus anfälliger für äußere Störungen wie Magnetfelder und Schwingungen ist und auch minimalste Abweichungen bei der Herstellung des Quantenchips nicht verzeiht.“
QSolid hat auch die Vorgabe erfüllt, deutsche Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu einem Quantencomputing-Netzwerk zu verknüpfen und Technologie in die Wirtschaft zu transferieren. „Das gilt besonders für Softwarekomponenten und Hochfrequenz-Verkabelungen“, berichtet Wilhelm-Mauch.
Der Jülicher Wissenschaftler arbeitet bereits an Nachfolgeaktivitäten, die mit größeren Rechnern echten Quantenvorteil ansteuern. Diese fügen sich perfekt in die Hightech Agenda Deutschland ein, die die Bundesregierung im Juli 2025 veröffentlicht hat. Darin zählt sie die Quantentechnologie zu den sechs Technologien, die sie wegen ihres enormen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Potenzials vorrangig fördern will. Mit dem geplanten Rechner könnte Jülich einen wichtigen Beitrag leisten, dass Deutschland und damit Europa beim Quantencomputing unabhängiger und wettbewerbsfähiger werden.
Dieser Artikel ist Teil der effzett 2/2026. Text: Frank Frick
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Letzte Änderung: 27.10.2026