Der Blätterkatalog benötigt Javascript.
Bitte aktivieren Sie Javascript in Ihren Browser-Einstellungen.
The Blätterkatalog requires Javascript.
Please activate Javascript in your browser settings.
www markttechnik de 8 2025 12 Fokus Munich Quantum Valley Auf dem Weg zum bayerischen Quantencomputer Im Interview mit Markt Technik erklärt Dr Sascha Mehlhase vom Munich Quantum Valley MQV wie Quantencomputer rechnen und auf welche Technologie-Plattformen das MQV setzt Markt Technik Das Munich Quantum Valley soll Forschung Industrie und Forschungsförderung zusammenführen um Quantencomputer zu entwickeln Nun gibt es zahlreiche Ansätze um Quantencomputer auf Basis verschiedener Technologien für Quantenprozessoren QPU zu realisieren Auf welche Hardware-Plattformen setzt das MQV? Dr Sascha Mehlhase Es gibt drei Technologien die innerhalb des MQV aufgrund der Mitgliedsstruktur eine große Rolle spielen Die supraleitenden Qubits und Qubits basierend auf gefangenen Ionen bzw neutralen Atomen Jede dieser Technologien hat ihre Vorund Nachteile Eventuell wird sich schlussendlich nicht die eine Plattform durchsetzen sondern es werden verschiedene Plattformen parallel nebeneinander existieren weil es unterschiedliche Aufgaben gibt für die sich eine bestimmte Plattform jeweils besonders gut eignet Zu Anfang schienen die supraleitenden Qubits die Nase vorne zu haben Ist das immer noch so? Wie gesagt die eine Technologie wird es voraussichtlich nicht geben Es stimmt an den supraleitenden Qubits auf Basis der Josephson-Junctions wird mit am längsten und speziell auf industrieller Seite intensiv gearbeitet deshalb haben sie einen Vorsprung Im Gegensatz zu Qubits basierend auf Ionenfallen und neutralen Atomen weisen die supraleitenden Qubits eine Besonderheit auf Es handelt sich um »künstliche Atome« die die Quantenzustände einnehmen es sind also keine wirklichen Atome Das führt zu einem Nachteil Die wirklichen Atome sind immer gleich die künstlichen Atome sind es nicht ihre Eigenschaften sind prozessabhängig und streuen deshalb Es ist also unter anderem erforderlich diese im Detail zu verstehen und zu verbessern um möglichst uniforme supraleitende Qubits mit wenig Streuung realisieren zu können Wie werden die supraleitenden Qubits manipuliert und gesteuert? Zur Steuerung werden Mikrowellen eingesetzt Jedes Qubit muss mit anderen Eigenfrequenzen angesteuert werden Ein großer Vorteil ist dass die Mikrowellen im GHz-Bereich arbeiten genauso wie das aus der Kommunikationstechnik schon lange bekannt ist Die zugrundeliegende Technik existiert also bereits da muss nichts grundlegend Neues erfunden und entwickelt werden Allerdings ist u a das parallele Ansprechen einer großen Zahl von Qubits auf der QPU weiterhin eine Herausforderung Wie gelingt es die supraleitenden Qubits zu verschränken? Das funktioniert über sogenannte Koppler die zwischen den Qubits vermitteln Im verschränkten Zustand verhalten sich die Qubits ähnlich wie gekoppelte Schwingungen Dabei sitzen die supraleitenden Qubits fest an einem Ort sie sind nicht beweglich gewissermaßen sind sie »fest verdrahtet« Wie verhält sich das bei den Ionenfallen und neutralen Atomen? Neutrale Atome werden über Laserlicht eingefangen und manipuliert Außerdem müssen sie gekühlt werden so dass sie sich kaum noch aufgrund der Temperatur bewegen Man benötigt also mehrere Laser-Systeme u a für die Kühlung sowie für die Manipulation und Steuerung Die Atome sitzen in einem Glasquader in dem ein Vakuum vorherrscht und sind dort frei schwebend in einem optischen Gitter gefangen Mit sogenannten optischen Pinzetten lassen sich die Atome bewegen wenn auch langsam Theoretisch lässt sich also sehr flexibel mit ihnen umgehen anders als das mit supraleitenden Qubits möglich ist Wie können neutrale Atome verschränkt werden? Gesteuert werden die neutralen Atome über Laserlicht Dazu werden leistungsfähige und präzise Laser benötigt Bei sogenannten Rydberg-Atomen können die äußersten Elektronen mit Hilfe von Lasern derart angeregt werden dass benachbarte Atome stark miteinander wechselwirken und es zur Verschränkung im Systen kommt Wie verhält es sich bei den Ionen fallen? Hier werden die Ionen ebenfalls über Laserlicht angeregt Zurück zu den Qubit-Gattern Unabhängig davon auf welcher Technologie-Plattform sie realisiert werden es gibt Single Qubits also etwa ein einziges neutrales Atom in dem ein Qubit aufgrund der Superposition sämtliche Positionen auf der Bloch-Kugel einnehmen kann Dann gibt es zudem den Zustand der Verschränkung Dazu sind mindestens zwei Qubits Dual Qubits nötig die sich miteinander verschränken lassen Lässt sich mit beiden Qubit-Typen rechnen? Dr Sascha Mehlhase Munich Quantum Valley „ Denn selbst den besten digitalen Supercomputern ist es unmöglich eine hinreichend gut verschlüsselte RSA-Nachricht in endlicher Zeit zu entschlüsseln Ausreichend leistungsfähige Quantencomputer könnten diese Aufgabe in Zukunft in wenigen Minuten oder sogar Sekunden erledigen “