Quantencomputer: Deutsches Startup planqc nimmt es mit IBM und Google auf

Grundlagenforschung ist oft aufwändig und mühsam, trotzdem aber von entscheidender Bedeutung für den technologischen Fortschritt. Ein Beispiel dafür könnte zukünftig am Max-Planck-Institut für Quantenoptik zu beobachten sein. Dort wird seit Jahrzehnten daran gearbeitet, die Physik innerhalb der Quantenwelt aus Atomen, Ionen, Elektronen und Protonen besser zu verstehen. Denn viele wissenschaftliche Fragen in diesem Bereich sind noch nicht abschließend geklärt. Mit klassischen Computern lassen sich größere und komplexere Quantensysteme aber nicht richtig simulieren. Die Forscher behalfen sich daher mit analogen Simulationen, in denen sie die Quantensysteme einfach selbst aus vielen Quantenteilchen nachbauten. Dies wiederum ist einfacher gesagt als getan. Die Arbeit in diesem Bereich dauert bereits seit vielen Jahren an und ist längst noch nicht abgeschlossen. Immerhin konnten die Wissenschaftler aber wichtige Erkenntnisse in Sachen Laserkonstruktion und Quantengasmikroskopen gewinnen.

Das Startup setzt auf einen anderen Ansatz als die Branchengrößen

Genau hier kommt nun der auch kommerziell vielversprechende Teil ins Spiel. Denn die von den Forschern entwickelten Simulationen funktionieren im Prinzip wie ein Quantencomputer. Inzwischen wurde daher das Startup palnqc ins Leben gerufen, um tatsächlich einen leistungsfähigen Quantencomputer zu entwickeln. Daran arbeiten seit einiger Zeit auch Tech-Giganten wie Google oder IBM. Die Münchener Forscher sind aber zuversichtlich, es mit den Branchengrößen aufnehmen zu können. Denn sie setzen auf eine ganz eigene Technologie, die auf den Erfahrungen basiert, die bei der Grundlagenforschung in der Quantenwelt gewonnen wurden. Zu Beginn des Prozesses wird Sodium in einem Ofen stark erhitzt, sodass ein Atomstrahl generiert wird. Mithilfe von elektromagnetischen Feldern und Lasern werden die neutralen Atome anschließend verlangsamt und in einer Vakuumkammer festgehalten. Hier können die einzelnen Atome dann durch ein Quantengasmikroskop beobachtet und mithilfe von Lasern auch gezielt angesteuert und verändert werden.

Einige Herausforderungen müssen noch gemeistert werden

Auf diese Weise lassen sich Quantenalgorithmen ausführen. Die neutralen Atome übernehmen also die Aufgabe der Qubits – der kleinsten Recheneinheit eines Quantencomputers. Die Forscher in München sind zuversichtlich, so vergleichsweise schnell einen Quantencomputer mit tausenden Qubits bauen zu können. Dieser wäre dann schon in der Lage, reale Probleme von Industriekunden zu lösen. Zuvor allerdings gilt es noch einige Herausforderungen zu meistern. Zum einen müssen die neutralen Atome gezielt in eine dreidimensionale Rasterstruktur gezwungen werden. Je mehr einzelne Atome es gibt, desto schwieriger wird dies. Hinzu kommt: Die einzelnen Qubits müssen extrem eng nebeneinander angeordnet werden. Dies erschwert es, sie gezielt mit einem Laserstrahl zu erreichen. Genau dies ist aber von entscheidender Bedeutung. Denn wenn der Strahl ein anderes Qubit nur streift, kommt es zu fehlerhaften Ergebnissen. Im Labor konnten die Forscher dieses Problem bereits lösen. Nun wollen sie selbiges bei einem kommerziellen Produkt tun.

Via: Plancq