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Unmögliches möglich machen

Quantencomputer von morgen – schon heute

IQM - ist ein Unternehmen mit finnischem Wurzeln und führend für den Bau von Quantencomputer-Hardware. Es ist ein wichtiger Akteur im dynamischen Quanten-Ökosystem Europas. Zusammen mit seinen Partnern ist IQM an bahnbrechenden Projekten zur Beschleunigung von supraleitenden Quantenschaltungen und Quantencomputern (QC) beteiligt.

Das Unternehmen verfügt über das größte und führende Team von Hardware-Experten für Quantencompting in Europa mit mehr als 640 wissenschaftlichen Veröffentlichungen. IQM lebt europäische Werte und will eine der größten technologischen Herausforderungen weltweit lösen: die Herstellung nützlicher Quantencomputer.

Dabei wird ein kollaborativer Ansatz verfolgt, der akademische, öffentliche und private Organisationen einschließt. Als Spin-off der Aalto University und des VTT Technical Research Center in Finnland baut die Kerntechnologie von IQM auf der jahrzehntelangen Forschung des weltberühmten QCD-Labors (Quantum Computing and Devices) auf. Dieses Know-how wird mit der Erfahrung weltbekannter Quantencomputer-Experten aus Bilbao, München, Zürich, Delft und mehreren anderen Standorten auf der ganzen Welt kombiniert. Sicherheit, Vertrauen und das nordische Erbe geben einen einzigartigen Vorsprung in der globalen Zusammenarbeit und Innovation.

Neue Mikrowellenquelle fördert QC-Skalierung

Ein Forschungskonsortium, dem die Aalto University, VTT und IQM angehören, hat eine neue Mikrowellenquelle entwickelt, die bestehende sperrige Steuersysteme ersetzen könnte, die die Skalierbarkeit von Quantencomputern behindern.

In einer neuen Arbeit, die in Nature Electronics veröffentlicht wurde, haben Forscher in Finnland einen Schaltkreis entwickelt, der die hochwertigen Mikrowellensignale erzeugt, die zur Steuerung von Quantencomputern erforderlich sind, während er bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt arbeitet. Dies ist ein wichtiger Schritt, um das Steuerungssystem näher an den Quantenprozessor zu rücken, was es ermöglichen könnte, die Anzahl der Qubits im Prozessor erheblich zu erhöhen.

Einer der Faktoren, der die Größe von Quantencomputern begrenzt, ist der Mechanismus, der zur Steuerung der Qubits in Quantenprozessoren verwendet wird. Dies wird normalerweise durch eine Reihe von Mikrowellenimpulsen erreicht, und da Quantenprozessoren bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt arbeiten, werden die Steuerimpulse normalerweise über Breitbandkabel von Raumtemperatur in die gekühlte Umgebung gebracht.

Mit der Anzahl der Qubits wächst auch die Anzahl der benötigten Kabel. Das schränkt die potenzielle Größe eines Quantenprozessors ein, denn die Kühlschränke zur Kühlung der Qubits müssten größer werden, um immer mehr Kabel aufzunehmen, und gleichzeitig härter arbeiten, um sie zu kühlen – letztlich ein Verlustgeschäft.

Ein Forschungskonsortium, dem die Aalto University, das VTT Technical Research Centre of Finland und IQM Quantum Computers angehören, hat nun eine Schlüsselkomponente für die Lösung dieses Rätsels entwickelt.

"Wir haben eine präzise Mikrowellenquelle gebaut, die bei der gleichen extrem niedrigen Temperatur wie die Quantenprozessoren arbeitet, etwa -273 Grad", sagt Teamleiter Mikko Möttönen, Professor an der Aalto-Universität und VTT Technical Research Centre of Finland und Mitbegründer und Chefwissenschaftler des IQM.

Unmögliches möglich machen

Die neue Mikrowellenquelle ist ein On-Chip-Gerät, das in einen Quantenprozessor integriert werden kann. Mit einer Größe von weniger als einem Millimeter macht es möglicherweise Hochfrequenz-Steuerkabel zur Verbindung unterschiedlicher Temperaturen überflüssig. Mit dieser Mikrowellenquelle mit geringer Leistung und niedriger Temperatur ist es möglicherweise möglich, kleinere Kryostaten zu verwenden und gleichzeitig die Anzahl der Qubits in einem Prozessor zu erhöhen.

„Unser Gerät produziert hundertmal mehr Leistung als frühere Versionen, was ausreicht, um Qubits zu steuern und quantenlogische Operationen durchzuführen“, sagt Möttönen. „Er erzeugt eine sehr präzise Sinuswelle, die über eine Milliarde Mal pro Sekunde oszilliert. Infolgedessen sind Fehler in Qubits von der Mikrowellenquelle sehr selten. Das ist wichtig, wenn präzise Quantenlogikoperationen implementiert werden.“

Eine Dauerstrich-Mikrowellenquelle, wie sie von diesem Gerät erzeugt wird, kann jedoch nicht unverändert zur Steuerung von Qubits verwendet werden. Zunächst müssen die Mikrowellen zu Impulsen geformt werden. Das Team entwickelt derzeit Methoden, um die Mikrowellenquelle schnell ein- und auszuschalten.

Auch ohne eine Schaltlösung zur Erzeugung von Impulsen könnte eine effiziente, rauscharme Niedertemperatur-Mikrowellenquelle in einer Reihe von Quantentechnologien, wie z. B. Quantensensoren, nützlich sein.

PREVIEW onlinePressekontakt
IQM
Raghunath Koduvayur
T.: +358 50 487 6509
eMail: raghunath@meetiqm.com



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Quantencomputing: IQM macht Ummögliches möglich
Quelle: IQM
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Neuer Meilenstein im QuantenComputing
Quelle: IQM
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