In den letzten zehn Jahren wurden verschiedene Systemarchitekturen für Quantensimulationen entwickelt, die auf einem breiten Spektrum von Ansätzen basieren. Obwohl in allen Bereichen bedeutende Fortschritte erzielt wurden, bleibt eine grundlegende Herausforderung bestehen: Es ist weiterhin nicht möglich, groß angelegte Quantensimulatoren zu schaffen, die effektiv entwickelt, initialisiert und kontrolliert werden können, um komplizierte Aspekte der Quantenvielteilchendynamik zu erforschen.
Ein vielversprechender Ansatz im Quantencomputing ist die Nutzung sogenannter Stickstoffvakanzzentren (NV) in Diamant. Ihre einzigartigen Eigenschaften – stabile und kontrollierbare Quantenzustände bei Raumtemperatur – sind in bahnbrechenden Experimenten nachgewiesen worden. Um dieses Potenzial zu nutzen, baut das Projekt "Spin based quantum computer and simulator" (SPINUS) auf den jüngsten Entwicklungen im Bereich der elektronischen und nuklearen Spin-Netzwerke, der Festkörper-Quantensimulatoren sowie -Computer auf, um diesen technologischen Ansatz in Richtung skalierbarer Festkörper-Systeme voranzutreiben.
Dr. Martin Koppenhöfer, Projektkoordinator von SPINUS am Fraunhofer IAF, fasst zusammen:
„Die Möglichkeit, NV-Zentren bei Raumtemperatur zu betreiben, unterscheidet sie von anderen Quantencomputer-Architekturen. Wir freuen uns darauf, diese Plattform technologisch weiterzuentwickeln und Quantensimulationen und Quantenberechnungen auf größeren Skalen zu demonstrieren.“
Was SPINUS außerdem auszeichnet, ist sein umfassender und kooperativer Projektansatz sowie seine innovativen Konzepte und Ansätze. SPINUS zielt darauf ab, Durchbrüche im Bereich der Quantentechnologien zu fördern und bestehende Einrichtungen auf diesem Gebiet zu ergänzen, indem es eng mit assoziierten Start-ups und anderen Forschungsprojekten im Quantencomputing-Ökosystem zusammenarbeitet. Während die einzelnen Konsortialpartner individuell bereits beträchtliche Forschungsanstrengungen unternommen haben, wird sich SPINUS gemeinsam den Herausforderungen in den Bereichen Materialdesign, Steuerung, Auslesen, Gerätecharakterisierung und Quantenalgorithmen stellen, um Quantencomputerplattformen auf der Basis von NV-Zentren voranzubringen.
Das Projekt wird durch das EU-Forschungsrahmenprogramm "Horizont Europa" finanziert und hat eine Laufzeit von vier Jahren. Das Konsortium umfasst folgende Partner: Fraunhofer IAF (Koordination), Universität Ulm, Danmarks Tekniske Universitet, Universität Stuttgart, Forschungszentrum Jülich GmbH, Universiteit Hasselt, Linköpings Universitet, Technische Universiteit Delft, Wigner Fizikai Kutatokozpont, Fondazione Bruno Kessler, Quantum Brilliance GmbH und AMIRES SRO.
Zum Nachlesen
- Fraunhofer IAF (31.01.2024): EU-gefördertes Projekt »SPINUS« startet Pionierarbeit für skalierbares Festkörper-Quantencomputing
- Fraunhofer IAF: SPINUS – Spin-basierter Quantencomputer und -simulator
- CORDIS: Spin based quantum computer and simulator (SPINUS)
