Neuer Quantocomputer: SPINNING-Projekt erreicht Durchbruch mit diamantbasierten Qubits
Vladimir Döhn
Neuer Quantocomputer: SPINNING-Projekt erreicht Durchbruch mit diamantbasierten Qubits
Im Rahmen des SPINNING-Projekts entsteht ein neuer Quantocomputertyp
Unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik (IAF) wird im SPINNING-Projekt ein Quantocomputer auf Spin-Photon-Basis entwickelt. An der Initiative beteiligen sich 28 Partner aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Industrie. Ihr Ziel: ein Quantenrechner mit diamantbasierten Qubits – gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
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Im Mittelpunkt stehen Qubits aus Farbzentren in Diamant, die Elektronen- und Kernspins nutzen. Dieser Ansatz verspricht Vorteile gegenüber bestehenden Systemen, etwa geringere Kühlanforderungen, längere Betriebszeiten und weniger Fehleranfälligkeit.
Meilenstein erreicht: Verschränkung über 20 Meter Im Oktober 2024 gelang dem Konsortium ein entscheidender Durchbruch: Die Forscher demonstrierten eine hochpräzise Verschränkung zwischen zwei Sechs-Qubit-Registern, die optisch über eine Distanz von 20 Metern verbunden waren. Die Kohärenzzeit des Systems übersteigt mittlerweile 10 Millisekunden – ein Wert, der die Leistung supraleitender Quantocomputer deutlich übertrifft.
Die aktuelle Version des Spin-Photon-Quantenrechners umfasst zwölf Qubits. Die Genauigkeit seiner Ein-Qubit-Gatter entspricht dabei der führender supraleitender Modelle. Geplant ist eine Erweiterung auf mindestens zwei, langfristig sogar bis zu vier Qubit-Register, die über ähnliche Distanzen vernetzt werden sollen.
Herausforderungen: Resonator-Design und Steuerungssoftware Bevor der Rechner im großen Maßstab einsatzbereit ist, müssen zwei zentrale Hürden überwunden werden: die Optimierung der Resonatorstruktur und die Verbesserung der Steuerungssoftware für die Spin-Photon-Architektur.
Das SPINNING-Projekt treibt die Entwicklung diamantbasierter Quantentechnologien voran. Die Fortschritte bei Kohärenzzeit, Verschränkung und Gattergenauigkeit deuten auf stabilere und effizientere Quantensysteme hin. Als nächste Schritte stehen die Skalierung der Qubit-Register sowie die Lösung der verbleibenden technischen Herausforderungen in Design und Software an.
