Wichtige Meilensteine erreicht: Das QSolid-Quantencomputer-Projekt steuert zur Halbzeit auf den Prototyp des 10-Qubit-Demonstrators zu
Seit Januar 2022 arbeitet das Projekt QSolid an einem hochwertigen Quantencomputer „Made in Germany“, der auf supraleitenden Quantenchips basiert. Nach 30 Monaten hat das Großprojekt unter der Leitung von Prof. Frank Wilhelm-Mauch vom Forschungszentrum Jülich nun erfolgreich die Halbzeit erreicht: In dieser ersten Projekthälfte ist es dem mehr als 160-köpfigen Team aus 25 Partnerinstitutionen bereits gelungen, Schlüsseltechnologien für einen ersten 10-Qubit-Prototyp des finalen Demonstrators zu entwickeln. Dieser Erfolg schafft die Grundlage für die Implementierung, Weiterentwicklung und Skalierung des Systems in der verbleibenden Projektlaufzeit bis Dezember 2026.
Das Hauptaugenmerk von QSolid liegt auf Quantenbits, kurz Qubits, von sehr hoher Qualität mit geringer Fehlerquote. Die Fehleranfälligkeit von Qubits gilt derzeit als eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Quantencomputern. Daher zielt das Projekt auf die Entwicklung eines Systems ab, das verschiedene Quantenprozessoren enthält, die auf supraleitenden Schaltkreisen der nächsten Generation beruhen und darauf ausgelegt sind, die Fehlerquoten zu verringern.
In dieser Phase des Projekts haben fast alle Partner ihre individuellen Meilensteine erreicht, was die Entwicklung und Installation größerer Teilsysteme für Verkabelung, Elektronik und Software auf dem zentralen System ermöglicht hat. Als besonders wichtiger Meilenstein wird in Kürze ein erster Prototyp des QSolid-Halbzeit-Demonstrators mit 10 Qubits, niedrigen Fehlerraten, einem integrierten Software-Stack und Cloud-Anwenderzugang in Betrieb gehen. Die Nutzer:innen werden dann über die Quantencomputer-Infrastruktur JUNIQ des Forschungszentrums Jülich auf diese Rechenleistung zugreifen können. Kernstück des Prototyps sind Quantenprozessoren, die bereits eine sehr beeindruckende Leistung aufweisen und derzeit von Systemingenieuren integriert werden. In der Zwischenzeit kalibriert das Team aktuell zwei parallele Systeme und nimmt zur Projekthalbzeit letzte Anpassungen von QSolid vor.
Carlos Gonzalez Calaza, JUNIQ Lead Developer, erklärt die Rolle des Jülich Supercomputing Centre (JSC) wie folgt: „Die Aufgabe des JSC ist es, den Quantencomputer QSolid in die HPC-Infrastruktur des Instituts zu integrieren sowie Projekt- und externe Nutzer:innen den Cloud- und HPC-Zugriff auf das Gerät über die JUNIQ-Plattform bereitzustellen.“ Im Hinblick auf die Anforderungen des Projekts fügt er hinzu: „Der Halbzeit-Meilenstein sieht vor, dass mindestens ein Nutzer mindestens einen einfachen Quantenschaltkreis auf dem QSolid-Halbzeit-Demonstrator über JUNIQ ausführen kann. Wir freuen uns, dass wird dies durch die aufeinanderfolgenden Smoke-Tests nachweisen konnten, welche wir unseren Partnern in diesem und im vorigen Jahr präsentiert haben.“
Ausblick auf 30 Qubits für industrielle und wissenschaftliche Anwendungen
Der 10-Qubit-Prototyp ist nur der erste Schritt hin zu einer höheren Skalierung. Bis zum Projektende im Dezember 2026 soll das System so weiterentwickelt werden, dass es bis zu 30 Qubits mit größtmöglicher Fehlerkorrektur kontrollieren kann. Die ersten Vorarbeiten für diese zweite Projektphase sind bereits im Gange.
„Die letzten zweieinhalb Jahre haben wir ausgezeichnete Kapazitäten und ein Ökosystem aufgebaut. Das Team konnte trotz einiger Herausforderungen nahezu alle gesetzten Zwischenziele erreichen und ein System mit vielversprechenden Leistungswerten auf den Weg bringen“, sagt Projektkoordinator Prof. Frank Wilhelm-Mauch und ergänzt: „Während wir noch letzte Teilsysteme integrieren und aussteuern, arbeiten wir parallel bereits an der Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Prototyps, der komplexe Rechenoperationen für Anwendungen in der Industrie und Wissenschaft bewältigen soll.“
Das Projekt QSolid wird unterstützt durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderprogramm „Quantentechnologien – von der Grundlagenforschung zum Markt“.
Weitere Informationen sind auf den Webseiten von JUNIQ und QSolid zu finden.
Kontakt: Kristel Michielsen (JSC)