Die Grundlagenforschung zur Realisierung eines Quantencomputers ist in den letzten Jahren so weit fortgeschritten, dass die Entwicklung eines Systems mit Quantenüberlegenheit (der Quantencomputer berechnet ein Problem schneller, als es ein herkömmlicher Computer könnte) in greifbare Nähe rückt. Um diesen Schritt zu meistern arbeiten Physiker, Informatiker und Ingenieure weltweit an der Skalierung ihrer Experimente. Google und IBM haben mit ihren Systemen die Technologie der supraleitenden Qubits bekannt gemacht. Im Rennen um den besten
Quantencomputer sind die Konkurrenten aber zahlreich und einige Ansätze könnten den Supraleitern ihren Platz bald streitig machen.
Das Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) ist der Zusammenschluss von Instituten aus der TU Braunschweig, der Leibniz Universität Hannover, der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Zusammen treiben wir die Entwicklung eines Quantencomputers auf Basis der Ionenfallentechnologie voran und wollen bis Ende 2025 einen 50-Qubit Quantencomputer realisieren.
Das EMG trägt die Verantwortung für mehrere, für die Skalierbarkeit entscheidende, Komponenten aus Bereichen der Elektrotechnik, Systemtechnik und Supraleitern. Unsere Aufgaben können in folgende Projekte zusammengefasst werden:
Die Informationsträger eines Quantencomputers werden Qubits genannt und ebenso wie Informationsträger in klassischen Computern (Bits) können sie den Wert ‘0‘ oder ‘1‘ annehmen.
Durch Speicherung von Informationen in Quantenzuständen ist es allerdings möglich mehrere gespeicherte Zustände zu überlagern und damit, je nach Gewichtung, alle Zustände zwischen ‘0‘ und ‘1‘ abzubilden. Erzeugt man diese Überlagerung, entscheidet beim Auslesen der Qubits der Zufall darüber, in welchem Zustand sie gemessen werden. Diese Eigenschaften der Informationsträger erlauben es Systeme, bei denen eine große Anzahl möglicher Zustände berücksichtigt werden muss, mit einem Quantencomputer deutlich effizienter zu simulieren. Bei der Simulation von Systemen, die ihrerseits auch zufallsbasiert sind, hat ein Quantencomputer ebenfalls einen Vorteil. Beispiele für die Anwendungsmöglichkeiten sind Simulationen quantenmechanischer Zustände, chemischer Reaktionen, Faltung von Proteinen und das Knacken von Verschlüsselungen.