Die Quantenforschung in Europa voranbringen
Das EU-finanzierte Projekt SPINUS(öffnet in neuem Fenster) wurde 2024 ins Leben gerufen, um experimentelle Plattformen für die Quantensimulation und auch für die Quanteninformatik einzurichten. Ziel ist es, einen Quantensimulator mit mehr als 50 Qubits und einen Quantencomputer mit mehr als 10 Qubits zu entwickeln – und nach Abschluss des Projekts die Arbeiten fortzusetzen, um sie auf mehr als 1 000 bzw. 100 Qubits hochzuskalieren. Ein Jahr nach dem Start fand im Februar 2025 eine SPINUS-Jahrestagung in Trient, Italien, statt, um die Fortschritte bei der Erreichung dieser Ziele zu bewerten und die strategischen Ziele für künftige Projektphasen abzustimmen. In der Quantenforschung werden zwar rasche Fortschritte verzeichnet, aber durch die Beschränkungen der derzeitigen Architekturen übertreffen Quantensimulatoren und -computer nur schwerlich die heute verwendeten klassischen Methoden. Bei SPINUS wird dieses Problem gelöst, indem Werkstoffe mit Diamant und Siliziumkarbid (SiC) verwendet werden, um Hardware für skalierbare Festkörper-Quantensimulationen und -rechner zu entwickeln, die auf Kernspinnetzwerken und verschränkten Dipol-Dipol-Elektronenspin-Qubits basieren. Diese Simulatoren und Prozessoren sollen bei oder nahe der Raumtemperatur betrieben werden können, sodass keine komplexe Kühlungsinfrastruktur notwendig ist. Dadurch kann die Technologie in mehr verschiedene Märkte und Anwendungen integriert werden.
Zwölf Monate voller Erfolge
Zu den Entwicklungen, die auf der Tagung vorgestellt wurden, gehörten bedeutende Fortschritte bei der Spin-Kontrolle und dem Auslesen, die von den deutschen Projektpartnern am Forschungszentrum Jülich, der Universität Ulm und der Universität Stuttgart erzielt wurden. Wie in einer Pressemitteilung auf „EurekAlert!“(öffnet in neuem Fenster) berichtet, haben die Forscherteams erfolgreich kontrollierte Phasentore zwischen zwei Stickstoff-Vakanz-Farbzentren und Stickstoff-Spin-Polarisation mit PulsePol-Verfahren realisiert. Auch an der Universität Linköping, dem schwedischen Projektpartner, wurden Fortschritte gemeldet: bei der Materialsynthese. Die Forschenden stellten hochwertige, isotopenreine SiC-Schichten mit hoher Oberflächenglätte und Diamant-Sandwich-Strukturen mit dünnen, isotopisch kontrollierten Schichten her. Forschende der Universitäten Stuttgart und Ulm sowie des niederländischen Projektpartners, der Delft University of Technology, haben erfolgreich optimale Kontrollsequenzen zur Initialisierung und Programmierung ihrer Quantensimulatoren implementiert und damit bedeutende Fortschritte bei der Kontrolle und Messung großer Kernspinnetzwerke mit über 40 Spins erzielt. Mit ihren Quantensimulatoren führten sie auch dissipative Phasenübergänge herbei. Die Forschungsteams in Delft, Stuttgart, Ulm und an Hasselt Universität in Belgien haben Verbesserungen bei Quantencomputern mit Farbzentren erzielt. Sie entwickelten dynamisch entkoppelte Hochfrequenz-Verschränkungsgatter und demonstrierten Hi-Fi-2-Qubit-Gatter in Quantenregistern mit bis zu 7 Qubits. Weitere Fortschritte wurden von verschiedenen SPINUS-Projektpartnern bei elektrischen Ausleseverfahren, klassischen Simulationsmethoden und Quantenalgorithmen erzielt. Das Konsortium von SPINUS (Spin based quantum computer and simulator (SPINUS)) plant, die Zusammenarbeit mit europäischen Quanteninitiativen zu vertiefen, um die Forschung auf internationaler Ebene zu fördern. Das Team plant auch, die Möglichkeit der Integration von Quantenpilotstrecken in das Gemeinsame Unternehmen für Chips(öffnet in neuem Fenster) zu prüfen. Martin Koppenhoefer vom Projektkoordinator Fraunhofer-Gesellschaft, Deutschland, berichtet: „Europas Forschung auf dem Gebiet der Quantentechnologien ist Weltklasse und kann beim globalen Wettlauf um die Entwicklung von Quantencomputern im großen Maßstab und die Demonstration des Quantenvorteils mithalten. Im Rahmen von SPINUS bündeln und nutzen wir die individuellen Stärken unserer Partnerinstitutionen, um Festkörper-Quantentechnologien voranzutreiben.“ Weitere Informationen: SPINUS-Projektwebsite(öffnet in neuem Fenster)
