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Saarbrücker Physiker koordiniert Forschungsprojekt zum Bau eines europäischen Quantencomputers

Zehn Partner aus Wissenschaft und Industrie werden in den kommenden drei Jahren einen europäischen Quantencomputer entwickeln und bauen. Der Computer soll vor allem die Simulation von Abläufen in Chemie und Materialwissenschaft sowie das maschinelle Lernen, ein Teilgebiet der Künstlichen Intelligenz, beschleunigen. Er wird europaweit der erste Quantencomputer auf diesem Level sein und unter vergleichbaren Systemen weltweit führend. Das Projekt „OpenSuperQ“ ist Teil des eine Milliarde Euro schweren Flagship-Programms der Europäischen Kommission zur Erforschung von Quantentechnologien. Es wird mit rund 10 Millionen Euro gefördert.

Koordiniert wird das Projekt von Frank Wilhelm-Mauch, Professor für Quanten- und Festkörpertheorie an der Universität des Saarlandes. Weitere Partner des Konsortiums sind unter anderem das Forschungszentrum Jülich und die ETH Zürich.

Die Erforschung von Quantentechnologien hat in den vergangenen Jahren große Fortschritte gemacht. War sie vor einem Jahrzehnt noch vor allem Spielwiese theoretischer Überlegungen, steht sie heute an der Schwelle zum Durchbruch in unseren technologischen Alltag. Mit extrem leistungsfähigen Quantencomputern können zum Beispiel Probleme, die heutige, herkömmliche Supercomputer an die Grenzen der Leistungsfähigkeit bringen, deutlich schneller und effizienter gelöst werden. Das liegt in der Art und Weise, wie Quantencomputer Rechenoperationen ausführen: Statt die Rechenschritte nacheinander abzuarbeiten, wie ein normaler Computer dies tun muss, können Quantencomputer Rechenoperationen parallel verarbeiten, also ungleich schneller als bisher. Wenn klassische Computer Daten parallel verarbeiten sollen, brauchen sie sehr viele parallele Rechenkerne – ein Quantencomputer erledigt das mit einem einzigen Prozessor (Details s. „Hintergrund Quantentechnologie“).
Ziel des Konsortiums ist es, am Ende des Förderzeitraumes einen funktionsfähigen Quantencomputer mit 100 Quanten- oder Qubits zu haben, der hardwareseitig auf supraleitenden Schaltkreisen basiert und dessen Betriebssystem eine Open-Source-Software sein soll, die also jedem zur Bearbeitung offensteht. „Das ist eines der hervorstechendsten Merkmale von ‚OpenSuperQ‘. Wir glauben, dass dieser Ansatz vielen Nutzern von Quantentechnologie weltweit nutzen wird“, sagt Professor Frank Wilhelm-Mauch, der das Konsortium von Saarbrücken aus koordiniert. Zudem wird am Forschungszentrum Jülich ein dauerhaftes Forschungslabor etabliert, an dem letzten Endes der Quantencomputer stehen wird, zu dem dann ein offener Zugang über die Cloud zur Verfügung gestellt wird. „Dieser Standort wird sicherlich befeuern, dass Ideen aus der Wissenschaft rasch in Anwendungen umgesetzt werden“, ist sich der Physiker mit dem Schwerpunkt auf Quanten- und Festkörpertheorie sicher. Schließlich können Probleme, die einen herkömmlichen Supercomputer in die Knie zwingen, mit einem speziellen Quantencomputer deutlich effizienter und in einem Bruchteil der Rechenzeit gelöst werden.

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