Photonischer Quantencomputer soll Realität werden

Mehr als 10 Millionen Euro EU-Förderung für großangelegtes Forschungsprojekt

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Paderborn wollen mit internationalen Partnern bis Ende 2026 einen photonischen Quantencomputer entwickeln. Das Vorhaben mit dem vielsagenden Titel „EPIQUE“ (European Photonic Quantum Computer) ist aktuell eines der ambitioniertesten Forschungsprojekte im Bereich der deutschen und europäischen Quantenforschung. Die Europäische Kommission unterstützt das Konsortium, einen Zusammenschluss von 18 internationalen Partnerinnen und Partnern, die für ihre herausragenden Leistungen im Bereich der Quantentechnologien bekannt sind, mit einer Summe von rund 10,3 Millionen Euro. Start war am 1. Januar.

Photonik: Skalierbarkeit als Voraussetzung, um Anwendungen mit Licht zu steuern

Bei EPIQUE befassen sich Expertinnen und Experten mit der Entwicklung einer photonischen Quantencomputerplattform – sozusagen lichtbasierte Hardware für die Realisierung eines Quantencomputers. Die Basis dafür bildet die Photonik: die gezielte Nutzung und Manipulation von Licht bzw. Photonen. Das sind kleine Lichtteilchen, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht. Photonische Geräte bieten gleich mehrere Vorteile: z.B. eine geringe Dekohärenz, also kaum Verlust von Quanteneigenschaften, und eine natürliche Konnektivität für verteiltes Quantencomputing.

„Die bisherigen Errungenschaften wurden allerdings oft durch nicht-skalierbare Geräte eingeschränkt“, erklärt Prof. Dr. Christine Silberhorn, Physikerin und Sprecherin des Instituts für Photonische Quantensysteme (PhoQS) an der Universität Paderborn. Die Paderborner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten bereits seit einiger Zeit daran, skalierbare Methoden zur Kontrolle von Quantensystemen für die nächste Generation von Rechnern zu entwickeln. Diese ermöglichen es, Quellen für einzelne Photonen sowie Verschaltungen mehrerer Lichtteilchen mittels ultraschneller Elektronik präzise zu steuern. Skalierbarkeit ist eine der Grundvoraussetzungen für Quantencomputer.

Realisierung einer universellen Quantencomputerplattform

Das Konsortium will die europäische Führungsrolle bei integrierten optischen Quantencomputingplattformen für sich nutzen. Expertinnen und Experten aus dem akademischen Bereich sowie aus kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) arbeiten dabei mit dem Ziel zusammen, technologische Durchbrüche zu erzielen, die für die Realisierung einer universellen Quantencomputerplattform, also einer Plattform für einen vollprogrammierbaren Quantencomputer, erforderlich sind. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Bereich der Nanofabrikation, die neuartige schnelle und verlustarme Schaltvorgänge, verbesserte Quantenlichtquellen und -detektoren, neue Schnittstellenmöglichkeiten und direkt beschreibbare modulare Chips hervorbringen soll.

„EU-Flagschiff“

Konsortialführer ist die Sapienza-Universität in Rom. Von der Universität Paderborn sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Arbeitsgruppe „Integrierte Quantenoptik“ an dem Vorhaben beteiligt. Das Projekt ist Teil des EU-Quantum Flagship-Programms, das 2018 als eine der größten und ehrgeizigsten Forschungsinitiativen der Europäischen Union ins Leben gerufen wurde. Mit einem Budget von mindestens einer Milliarde Euro und einer Laufzeit von zehn Jahren bringt es Forschungseinrichtungen, Hochschulen, Industrie, Unternehmen und politische Entscheidungsträger in einer gemeinsamen Initiative zusammen.

Weitere Informationen zum Projekt gibt es unter: https://cordis.europa.eu/project/id/101135288.

Weitere Informationen zur Quantenforschung an der Universität Paderborn gibt es unter: https://www.uni-paderborn.de/thema/quantenforschung.

Titelfoto (Symbolbild): Universität Paderborn, Besim Maziqhi