Karlsruher Institut für Technologie

Quantencomputer: Innovationspotenziale erforschen

Verbundprojekt mit Beteiligung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) soll Zukunftstechnologie weiterentwickeln und für die Wirtschaft nutzbar machen
Codierung von Quantenschaltungen
Codierung von Quantenschaltungen für Quantenfehlerkorrekturen, die mit an Kernspins gekoppelten Stickstoffleerstellen durchgeführt werden sollen. (Grafik: Jörg Schmalian, KIT)
Forschungshochleistungsrechner am KIT
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am KIT können durch höchste Rechnerleistung komplexe Forschungsfragen bearbeiten (Bild: Andreas Drollinger, KIT)

Quantencomputer sollen, im Unterschied zu klassischen Computern, bestimmte Aufgaben viel effizienter lösen können. Denn während herkömmliche Computer einen Rechenschritt nach dem anderen ausführen, können Quantencomputer viele Rechenschritte parallel vornehmen. Deshalb gelten sie als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Ziel eines vom Landeswirtschaftsministerium geförderten Verbundforschungsprojekts zum Quantencomputing in Baden-Württemberg, an dem auch das KIT beteiligt ist, ist es, Erkenntnisse der Forschung mit Blick auf eine praktische Anwendung weiterzuentwickeln und für die Wirtschaft nutzbar zu machen.

Dafür werden Berechnungen durchgeführt, um Quanteninformationen vor Fehlern zu schützen. „Darüber hinaus wird eine Klasse von Anwendungen erforscht, bei denen das vorliegende Quantensystem eines an Kohlenstoffatome gekoppelten atomaren Defekts in einem Diamantkristall direkt auf ein Modell für die Supraleitung abgebildet werden kann“, sagt Jörg Schmalian, Leiter der Arbeitsgruppe Stark korrelierte Systeme am Institut für Theorie der Kondensierten Materie des KIT.

Um die Eigenschaften des zu entwickelnden Quantenprozessors zu verbessern, wird ein miniaturisiertes Tieftemperatursystem entwickelt, in welchem die Informationseinheiten des Quantenprozessors, die sogenannten Quantenbits, kontrolliert und ausgelesen werden können. „Dieser Prozessor soll die Grundlage für einen als Simulator betriebenen Quantencomputer bilden“, so Wolfgang Wernsdorfer, Humboldt-Professor und Arbeitsgruppenleiter am Physikalischen Institut des KIT.

Beide Institute des KIT werden mit jeweils rund 490 000 Euro gefördert.

jwa, 28.01.2021