05.05.2021

Eidgenössisches Zentrum für Quantencomputer

Quantum Computing Hub bündelt die Stärken der ETH Zürich und des Paul Scherrer Instituts.

Sie sind groß, fehleranfällig und schwierig zu bauen: Der Anfang der Quanten­computer erinnert stark an die Geburtsstunde herkömmlicher Computer. An der ETH Zürich verfügen Forscher derzeit über Quantenrechner, die mit bis zu 17 Qubits arbeiten. Sollen Quanten­computer dereinst ihr volles Potenzial ausspielen können, braucht es dazu jedoch Rechner mit tausenden, wenn nicht gar hundert­tausenden Qubits.

 

Abb.: Ein Chip mit 17 supraleitenden Quantenbits ist in eine Halterung mit...
Abb.: Ein Chip mit 17 supraleitenden Quantenbits ist in eine Halterung mit Kontrol­lleitungen (Gold) montiert. (Bild: Quantum Device Lab / ETHZ)

Nun sollen in einem nächsten Schritt Rechner mit mehr als 100 Qubits entwickelt werden. Dazu eröffnen die ETH Zürich und das Paul Scherrer Institut in Villigen den „ETH Zurich – PSI Quantum Computing Hub”. Detlef Günther, Vizepräsident Forschung an der ETH Zürich, ist überzeugt: „Die Zusammenarbeit mit dem PSI ermöglicht es der ETH, ihre Spitzenposition im Bereich Quanten­computing-Engineering weiter auszubauen.” Im neuen Hub werden mehr als dreißig Wissenschaftler arbeiten, welche unter der Leitung der ETH-Professoren Andreas Wallraff und Jonathan Home die beiden Technologiebereiche supraleitende Schaltkreise und Ionenfallen erforschen. In Zukunft werden weitere Gruppen, die verwandte Themen bearbeiten, das Forschungs­zentrum ergänzen.

„Speziell am Quantum Computing Hub ist, dass diese beiden Technologien im gleichen Labor erforscht werden”, erklärt Andreas Wallraff. Während sich die Hardware von Ionen- und Supraleiter-basierten Quantencomputern komplett unterscheidet, sieht er etwa bei der Entwicklung von Betriebssystemen mögliche Synergien. Synergien wollen auch die ETH und das PSI nutzen: „Wir haben am PSI schon einige Zeit an industrienaher Quanten­technologie gearbeitet. Außerdem entwickeln und nutzen wir Quantentechnologie für die Teilchenphysik”, sagt Gabriel Aeppli, Bereichsleiter für Photonen­forschung am PSI. „Dass wir nun gemeinsam mit der ETH Zürich diesen neuen Hub gründen, ist eine sehr gute Ergänzung.”

Für den Quantum Computing Hub stellt das PSI sowohl sein Knowhow in der Durchführung großer Forschungsprojekte sowie in der Kryoelektronik und der Nanofabrikation als auch die extrem präzisen Messverfahren mithilfe der Großforschungs­anlagen zur Verfügung. Den Quantum Computing Hub werden Räumlichkeiten auf dem PSI-Campus im aargauischen Villigen beherbergen. Dazu wurde ein bestehendes Gebäude für die spezifische Forschung an Quanten­computern umgebaut.

In der Quantenforschung gehört die ETH Zürich zu den besten Universitäten weltweit. Insgesamt sind an der ETH über zwei Dutzend Professuren aus sechs Departements auf dem Gebiet der Quantenforschung aktiv. Die im Hub entwickelten Quantencomputer sollen Forschern aus verschiedenen Fachbereichen zur Verfügung gestellt werden, die damit direkten Zugriff auf ein Testbett mit den zwei führenden Technologien bekommen. Will man die abstrakten Phänomene der Quanten­mechanik für konkrete Anwendungen nutzen, braucht es nicht nur Physiker, welche diese Phänomene theoretisch und experimentell untersuchen, sondern auch Ingenieure, die sich beispielsweise mit Elektronik, Nanofabrikation, neuen Materialien oder der Skalierung von Prozessen befassen, sowie Informatiker, welche die notwendigen Programmier­ansätze entwickeln, um die neuen Technologien nutzen zu können.

ETHZ / DE

 

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