Europäische Infrastruktur für Rydberg-Quantencomputer

Projekt zur Entwicklung vollständig programmierbarer und skalierbarer Quantencomputer auf der Grundlage ultrakalter Rydberg-Atome.

Quantencomputer auf der Basis von Rydberg-Atomen gelten als besonders aussichts­reiches Konzept im Rennen um die Realisierung der super­schnellen Rechner. Die Europäische Kommission hat jetzt ein Projekt lanciert, das die Infra­struktur für Rydberg-Quanten­prozessoren voran­treiben soll. Dem Konsortium „European infra­structure for Rydberg Quantum Computing“, kurz EuRyQa, gehören unter der Leitung der Universität Straßburg elf Partner in sieben Ländern an, darunter auch die Universität Stuttgart.

Abb.: Labor­auf­bau eines Ryd­berg-Quanten­pro­zes­sors am 5....
Abb.: Labor­auf­bau eines Ryd­berg-Quanten­pro­zes­sors am 5. Phy­si­ka­li­schen In­sti­tut der Uni­ver­si­tät Stutt­gart. (Bild: F Meinert, U. Stutt­gart)

Als vielversprechende Plattform für einen digitalen Quanten­computer haben sich kalte Atome durch­gesetzt, die in optischen Fallen gefangen sind. Durch Anregung in Rydberg-Zustände lassen sich Wechsel­wirkungen zwischen den Atomen schnell an- und ausschalten, um logische Gatter­operationen zwischen den Qubits zu realisieren. Inzwischen können mit diesen Methoden bereits Systeme mit mehr als zweihundert Qubits mit starker Wechsel­wirkung realisiert werden und der Weg zu einer weiteren Skalierung auf bis zu tausend Qubits ist vorbereitet.

Um die Entwicklung der nächsten Generation von program­mier­baren und skalier­baren Rydberg-Quanten­computern in Europa voran­zutreiben, bringt das EuRyQa-Konsortium vier komple­mentäre Rydberg-Plattformen zusammen. So entstehe eine einmalige europäische Lösung für eine Standardi­sierung und Bench­marking der Technologie, erläutert Projekt-Koordinator Guido Pupillio von der Uni Straßburg: „Wir werden eine gemeinsame Quanten­computer-Architektur für Rydberg-Atome, einen föderierten Cloud-Dienst, Lösungen für konkrete Berechnungs­probleme und eine Schlüssel­technologie für fehler­tolerantes Quanten­computing mit Rydberg-Qubits anbieten. Der Erfolg von EuRyQa wird für Europa im globalen Wettbewerb um das Quanten­computing ein entscheidender Faktor sein.“

Einer der vier Rydberg-Quanten­computer entsteht an der Uni Stuttgart. Er basiert auf Strontium-Atomen mit indivi­duellen Atomen, gefangen in optischen Fallen. Die Plattform für einen universellen und digitalen Quanten­computer zeichnet sich durch sehr hohe Zuver­lässig­keit in den Gatter­operationen aus. EuRyQa startet diesen Monat und wird durch die Europäische Union im Rahmen des Programms Horizon Europe für die nächsten drei Jahre mit einem Budget von fünf Millionen Euro gefördert.

U. Stuttgart / RK

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