Für die Entwicklung von Quantencomputern stellen sich auf dem Weg vom Labor zum Industriemaßstab noch viele Herausforderungen. Als Nachfolgeprojekt des EU-Flagship-Projects AQTION vereint Millenion führende Hochschulen und Unternehmen aus ganz Europa. Wissenschaftsteams, die Quantencomputer auf der Grundlage von eingefangenen Ionen aufbauen, schließen sich mit führenden Unternehmen in den Bereichen Lasertechnologie, Optik, Kryotechnik, Steuerelektronik und Computerarchitekturen zusammen, um den ersten skalierbaren Quantencomputer zu realisieren, der mit 1000 Qubits arbeiten kann. Die geplante Plattform, die auf dem im Rahmen von AQTION realisierten 50-Qubit-Demonstrator aufbaut, soll einen Quantenvorteil für verschiedene Anwendungsfälle bieten. „Unser Konsortium wird offensiv disruptive Entwicklungsziele verfolgen“, sagt Projektkoordinator Dr. Thomas Monz, Senior Scientist an der Universität Innsbruck und CEO von Alpine Quantum Technologies (AQT). „Der Wechsel von eindimensionalen Ionenstrings zu zweidimensionalen Arrays wird es uns ermöglichen, bis zu 100 Qubits zu unterstützen. Die konsistente Kodierung der Quanteninformation im elektronischen Grundzustand der Ionen-Qubits ermöglicht Fehlerraten von weniger als 10-3 pro Gatteroperation, die mit einer fehlertoleranten Fehlerkorrektur kompatibel sind. Darüber hinaus wird die Implementierung paralleler Gatteroperationen eine größere algorithmische Tiefe ermöglichen.“
Die neuen Demonstrationsgeräte werden mit einer hardware-optimierten Firmware-Suite ausgestattet und in eine High-Performance-Computing (HPC)-Infrastruktur integriert sein, um eine QC/HPC-Lösung zu realisieren, die standardisierte Schnittstellen zu verschiedenen Quantensoftware-Entwicklungskits mit Cloud-Zugang unterstützt. „Schließlich werden wir den Weg zu skalierbarem Quantencomputing ebnen, indem wir eine weitreichende Konnektivität zwischen den Quantenprozessoren einführen“, ist Thomas Monz überzeugt. Diese Quanteninformationstechniken werden mit Produktionstechnologien kombiniert, die optische und elektronische Komponenten integrieren, um einen stabilen Langzeitbetrieb in einer industriellen Umgebung zu ermöglichen. „Diese wissenschaftlichen und technologischen Fortschritte werden eine leistungsstarke Hardware-Plattform ermöglichen, die von den Partnerunternehmen für Quantensoftware im Rahmen dieses Projekts verwendet werden kann. So wollen wir gemeinsam den Quantenvorteil in Europa demonstrieren", sagt Thomas Monz beim Kick-off des neuen Projekts in Innsbruck.