19.01.2022 • Quantenphysik

Europas erster Quantencomputer mit mehr als fünftausend Qubits

Quantenannealer ist Teil der Jülicher Nutzer-Infrastruktur für Quantencomputing, die den Zugriff auf verschiedene Quantensysteme ermöglicht.

Ein Quantenannealer mit mehr als fünftausend Qubits nimmt ab sofort am Forschungs­zentrum Jülich seine Arbeit auf. Das Jülich Supercomputing Centre und D-Wave Systems gaben am 17. Januar den Startschuss für das erste Quanten-Cloud-basierte System dieses Unternehmens außerhalb Nordamerikas. Das neue System hat seinen Standort in Jülich und soll in Zukunft eng mit den Supercomputern des JSC zusammen­arbeiten. Der Quanten­annealer ist Teil der Jülicher Nutzer-Infrastruktur für Quanten­computing JUNIQ, die Forschern in Deutschland und Europa seit Herbst 2019 Zugriff auf verschiedene Quantensysteme ermöglicht.

Abb.: Der D-Wave-Quanten­annealer an seinem neuen Stand­ort im JUNIQ-Gebäude...
Abb.: Der D-Wave-Quanten­annealer an seinem neuen Stand­ort im JUNIQ-Gebäude am Forschungs­zentrum Jülich. (Bild: S. Kreklau, FZ Jülich)

Das Forschungszentrum Jülich hat sich zum Ziel gesetzt, eine führende Entwicklungs- und Nutzer­gemein­schaft aus Industrie und Wissenschaft für die Anwendungen von Quanten­computern in Deutschland und Europa aufzubauen. „Dazu haben wir am Jülich Super­computing Centre JSC mit JUNIQ bereits 2019 eine Nutzer­einrichtung für offene Innovationen geschaffen, die Anwendern eine einheit­liche Quanten­computing-Plattform als Service und die zugehörigen Kompetenzen zur Nutzer­unter­stützung und gemeinsamen Software-Entwicklung zur Verfügung stellt“, erklärt Wolfgang Marquardt, Vorstands­vorsitzender des Forschungs­zentrums. „Mit JUNIQ ermöglichen wir Anwendern und Entwicklern einen service­orientierten Zugang zu unserem einmaligen Jülicher Quanten­computing-Ökosystem, das aufgrund seiner exzellenten technischen Ausstattung, vor allem aber durch die Bündelung unserer starken Expertisen im Bereich des Super­computings und der Quanten­techno­logien beste Voraus­setzungen bietet, um die wert­schöpfende Nutzung von Quanten­computern zügig voran­zu­treiben.“

Das neue Quantensystem ist bereits der zweite D-Wave-Quantenrechner innerhalb der Nutzer­infra­stuktur JUNIQ und das weltweit erste Advantage System mit Standort außerhalb des Firmen­sitzes in Kanada. „Wir betreiben das System direkt bei uns in Jülich – damit haben wir die Möglichkeit, es eng in unsere Super­computing-Infra­struktur einzubinden“, erklärt Kristel Michielsen, Pionierin im Quanten­computing und Leiterin der Gruppe „Quantum Information Processing“ am JSC. Das ermöglicht den Experten am JSC, Erfahrungen mit dem Betrieb und der Wartung eines solchen Geräts zu sammeln – und führt zu einem erheblichen Wissens­transfer nach Deutschland. Darüber hinaus wird der Zugang zu diesem System unter deutscher Gesetz­gebung und Kontrolle erfolgen.

Das neue System ist ein Quanten­annealer: Diese Art von Quanten­systemen sind besonders geeignet für die Lösung von schwierigen Optimierungs­problemen, die auch für die Industrie von großem Interesse sind – etwa um Verkehrs­flüsse effizient zu steuern oder um künstliche neuronale Netze für Anwendungen der künstlichen Intelligenz zu trainieren.

„Wir untersuchen auch Möglich­keiten, das neue System in unsere Super­computer-Infra­struktur zu integrieren, was nach unserem Wissen der erste Fall wäre, in dem ein Quanten­computer direkt mit einem Super­computer zusammen­arbeitet“, sagt Thomas Lippert, Direktor des JSC. „Das ist möglich, weil der Annealer über fünftausend Qubits besitzt und daher groß genug ist, um bei anwendungs­bezogenen Problemen zu helfen, wie sie auf Super­computern gerechnet werden.“

Es handelt sich hierbei um einen Quanten­computer, der mit Blick auf industriellen Einsatz entwickelt wurde. Und er hat einige besondere Eigen­schaften, auf die die Nutzer der JUNIQ-Infrastruktur zugreifen können: neue Advantage-Performance-Updates, Quanten­systeme mit hochgradig vernetzter Pegasus-Topologie und der bisher höchsten Leistung in einem kommer­ziellen Quanten­system.

FZ Jülich / RK

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