Forschungsförderung für photonische Quantenchips

Mit 42 Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ein Konsortium um das Stuttgarter Quanten-Start-up Q.ANT. Weitere acht Millionen Euro steuern die Konsortialpartner bei. Mit den Fördermitteln soll eine Demonstrations- und Testanlage für photonische Quantencomputer-Chips und andere Quantencomputer-Komponenten aufgebaut werden. Dem Konsortium gehören auch das Institut für Angewandte Physik (IAP) der Friedrich-Schiller-Universität Jena sowie das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF an. Beide übernehmen im Projekt Entwicklungsaufgaben im Umfang von 12,6 Millionen Euro.

Das Konsortium um Q.ANT entwickelt Technologien für das photonische Quantencomputing und bereitet den industriellen Einsatz vor. Q.ANT, eine hundertprozentige Tochter des Werkzeugmaschinen-Herstellers TRUMPF, hatte vor kurzem ein Verfahren präsentiert, das die Herstellung sehr leistungsfähiger Quantencomputer-Chips ermöglicht. Durch das Aufbringen hochspezieller Lichtkanäle auf Silizium-Wafer lassen sich in diesen sogenannten „photonic integrated circuits" Quanten auch bei Raumtemperatur nahezu verlustfrei führen, steuern und kontrollieren.

Aktuelle Quantencomputer-Chips müssen aufwendig auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (- 273,15 °C) heruntergekühlt werden. So sind sie für eine direkte On-Chip-Kopplung mit klassischen Rechnerarchitekturen nicht geeignet. Ein Lösungsansatz, der die Symbiose aus Quantencomputern und herkömmlichen Großrechnern vereinfachen wird, ist das neue Photonik-Chip-Verfahren. Es wird im Rahmen des Forschungsvorhabens „PhoQuant" untersucht und liefert einen großen Forschungsbeitrag bei der Chipentwicklung.

„Die Förderung ist ein wichtiges Signal für den Innovationsstandort Deutschland", sagt Michael Förtsch, CEO von Q.ANT. „Wir stehen am Beginn des Quantencomputerzeitalters und das weltweite Rennen um Marktanteile dieser Zukunftstechnologie hat begonnen. Diese Förderung ist ein wichtiger Baustein für einen Quantencomputer made in Germany." Das Forschungsprojekt „PhoQuant" hat eine Laufzeit von fünf Jahren.

Jenaer Forschende steuern Lichtquellen-Knowhow bei

Dem Konsortium unter industrieller Führung von Q.ANT gehören insgesamt 14 deutsche Firmen, angewandte Forschungsinstitute und Universitäten an – darunter auch das IAP der Friedrich-Schiller-Universität Jena sowie das Fraunhofer IOF: „Die Friedrich-SchillerUniversität und das Fraunhofer IOF entwickeln im Rahmen dieses Projekts unter anderem integriert optische Quantenlichtquellen und verlustarme integriert optische und faseroptische Interferometer als elementare Bausteine photonischer Quantenrechner", erklärt Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Leiter des Fraunhofer IOF. „Hierfür ist neben Kompetenzen in der Quantenoptik und Photonik insbesondere Knowhow in der hybriden Aufbau- und Verbindungstechnik von Nöten. Diese Kompetenzen bringen wir in das hoch dynamische Projekt ein, um zusammen mit allen beteiligten Firmen und Institutionen unser gemeinsames Ziel umzusetzen: einen leistungsfähigen photonischen Quantencomputer zu realisieren."

Quantencomputer-Chips und Arbeitsplätze

Anwendungsfelder eines Computers mit Quantencomputer-Chips liegen aus heutiger Sicht beispielsweise in der Chemieindustrie, der Biomedizin oder in der Materialwissenschaft. „Die Zusammenarbeit von Spitzenforschern und Unternehmen ist der Schlüssel zu Quantencomputer-Chips aus Deutschland und entsprechenden Arbeitsplätzen. Nur wenn Wirtschaft, Universitäten und angewandte Forschungsinstitute eng kooperieren, können aus dem Knowhow des Wissenschaftsstandorts Deutschland auch erfolgreiche Industrieprodukte entstehen", sagt Förtsch. Innerhalb von zweieinhalb Jahren wollen die Projektpartner einen ersten Prototyp vorstellen. In spätestens fünf Jahren soll ein Quantencomputer-Chip entstehen, der weitreichende Berechnungen anstellen kann.

Insgesamt arbeiten bei dem Forschungsprojekt 14 Partner zusammen:
Q.ANT GmbH, Paderborn University (UPB), Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Ulm University, HQS Quantum Simulations GmbH, Humboldt-Universität zu Berlin, Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems, Swabian Instruments GmbH, TEM Messtechnik GmbH, ficonTEC Service GmbH, Freie Universität Berlin und Menlo Systems GmbH.