Ytterbium-Atome Statt Tiefkühlung
Das Forschungszentrum Jülich und das Siegener Startup eleQtron haben am 3. September JION eingeschaltet, einen Ionenfallen-Quantencomputer im Jülich Supercomputing Centre. Anders als die supraleitenden Qubits der meisten heute laufenden Quantenmaschinen speichert JION seine Qubits als ionisierte Ytterbium-Atome, gesteuert über Mikrowellen und statische Magnetfeldgradienten statt einzeln ausgerichteter Laser, wie sie die meisten Ionenfallen-Systeme nutzen. eleQtron nennt den Ansatz MAGIC, für magnetfeldgradienteninduzierte Kopplung. Der praktische Vorteil: JION läuft nahe Raumtemperatur statt der Kühlung nahe dem absoluten Nullpunkt, die supraleitende Prozessoren brauchen, und spart damit eine ganze Kategorie an Technik-Kosten und Fehlerquellen ein.
JION ist kein Laborstück für den eigenen Gebrauch von eleQtron. Es ist an JUNIQ angebunden, Jülichs Zugangsinfrastruktur für Quantencomputer, und direkt mit dem Hochleistungsrechen-Cluster des Zentrums verbunden, sodass Forschende einen Teil einer Berechnung dem Quantenprozessor übergeben können und den Rest klassischem Supercomputing, innerhalb eines einzigen Jobs. Die Leiterin des Jülich Supercomputing Centre, Kristel Michielsen, sagte, JUNIQ erlaube es Nutzern, die Leistung mehrerer Quantencomputer direkt zu vergleichen, statt nur die zufällig verfügbare Maschine zu nutzen.
Ein Land, Drei Verschiedene Quantenwetten
Das Geld hinter JION kam nicht aus Brüssel. Nordrhein-Westfalens Ministerium für Kultur und Wissenschaft finanziert die EPIQ-Partnerschaft zwischen Jülich und eleQtron mit rund 21 Millionen Euro über viereinhalb Jahre, und JION ist die erste funktionsfähige Maschine dieser Partnerschaft. EPIQ ist nur eine von drei separaten NRW-Förderlinien für Quantenhardware, und jede setzt auf andere Physik.
| Programm | Förderung | Qubit-Technologie |
|---|---|---|
| EPIQ | rund 21 Millionen Euro | Ionenfallen (baute JION) |
| SQALING | bis zu 25 Millionen Euro | Chip-Ionenfallen (eleQtron, EU-finanziert) |
| Q-STAR.NRW | bis zu 25 Millionen Euro | Halbleiter-Qubits, geplante 200-Qubit-Maschine |
SQALING fördert erneut eleQtron, diesmal um Ionenfallen-Hardware auf Chip-Größe für industrielle Anwendungen zu schrumpfen. Q-STAR.NRW ist eine ganz eigene Beschaffung: ein Halbleiter-Qubit-Quantencomputer mit bis zu 200 Qubits, von einem anderen Anbieter gekauft und neben JION in JUNIQ integriert. Keine andere europäische Quanten-Site hat drei Technologien in einer Region gewählt. IBMs europäisches Flaggschiff in Ehningen, seit 2021 in Betrieb, ist supraleitend, dieselbe Technologie hinter zwei der vier Maschinen, die die EuroHPC Joint Undertaking dieses Jahr für kostenlosen Pilotzugang geöffnet hat. NRW folgt diesem Konsens nicht; es finanziert Ionenfallen, Chip-Ionenfallen und Halbleiter-Qubits gleichzeitig, über ein Unternehmen, das klein genug ist, dass 21 Millionen Euro ein echter Anteil seiner Finanzierung sind und kein Rundungsfehler.
Warum Das Mehr Als Physik Ist
Für einen europäischen Technologie-Einkäufer liegt der eigentliche Wert von JION nicht in der Behauptung, Ionenfallen würden das breitere Quantenrennen gewinnen. Selbst die Berichte zum Start vermerkten, dass die Ankündigung keinen Zeitplan nennt, wann JION einen Vorteil gegenüber klassischem Rechnen zeigen soll, und eleQtron-Chef Jan Henrik Leisse beschrieb die nächste Phase als Aufbau der Voraussetzungen, das System in hybride Architekturen zu integrieren, nicht als Beweis einer Überlegenheit. Der eigentliche Wert ist Optionalität in der Nähe: JUNIQ erlaubt Jülichs Nutzern jetzt, dieselbe Aufgabe auf strukturell verschiedener Quantenhardware zu testen, ohne für jede ein eigenes Beschaffungsverfahren oder die Exportregeln eines zweiten Landes zu durchlaufen.
Diese Optionalität zählt am meisten bei kurzfristigen Optimierungs- und Materialforschungsproblemen, genau dort, wo die Qubit-Technologie die Antwort verändern kann, und wo Ionenfallen-Systeme bei kleineren Qubit-Zahlen tendenziell länger Kohärenz halten als die größeren, verrauschteren supraleitenden Prozessoren, auf die der Großteil der Branche setzt. Ministerpräsident Hendrik Wüst nannte das Rennen um die Quantenführerschaft "auf internationaler Bühne noch völlig offen". JION, SQALING und Q-STAR.NRW sind der bislang klarste Beweis, dass ein deutsches Land das wörtlich nimmt: statt abzuwarten, welche Qubit-Technologie gewinnt, bezahlt es dafür, drei verschiedene Antworten gleichzeitig im selben Labor laufen zu lassen.
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