Skalierbare Architekturen für Quantencomputer

Die Skalierung von QPUs von derzeit etwa 20 Qubits und einer Fehlerrate von 0,5 % bei der Verschränkung von Gates stellt eine große Herausforderung dar. Bei supraleitenden QPUs wird die Skalierung zu einer großen Anzahl von Steuerleitungen führen, die von den Wellenformgeneratoren bei Raumtemperatur in den kryogenen Kühlschrank führen. Eine mögliche Lösung ist die Verwendung von Einzelfluss-Quantenformgeneratoren im Kühlschrank, die wir in erforscht haben. Um die Gattertreue bei großen QPUs zu verbessern, benötigen wir schnelle, effiziente und flexible optimale Kontroll- und Kalibrierungsmethoden, die das analytische Design für bessere Gatter ergänzen. Und natürlich müssen wir Methoden entwickeln, um die verbesserte Leistung zu messen, was ein schnelles und genaues Auslesen erfordert, und gegebenenfalls neue supraleitende Schaltungen entwerfen, um Operationen schneller und genauer durchzuführen. Je besser die QPUs werden, desto mehr komplexe Algorithmen können sie ausführen. Der Weg dorthin erfordert jedoch ein sorgfältiges Verständnis der Auswirkungen von Gatterfehlern auf die Algorithmen sowie Methoden zum Benchmarking dieser Fehler. Und es ist sogar sinnvoll, Algorithmen zu entwerfen, die gegenüber solchen Störungen robust sind. All dies geht Hand in Hand mit einem tieferen Verständnis dafür, wie komplexe Quantenalgorithmen auf die legoartige Struktur von Quantengattern und anderen Berechnungsparadigmen abgebildet werden. Mit den oben genannten Erkenntnissen können wir auch neue Quantensimulationsalgorithmen entwerfen. Die oben genannte Breite des Wissens erlaubt es uns, strategische Übersichten auf deutscher und europäischer Ebene zu erstellen.