Förderungen und Kooperationen für Praxisprojekte auf dem Weg zur Marktreife Beim Quantencomputing geht es weiter an die Praxis

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Die National Science Foundation fördert vier Forschungsprojekte zum Quantencomputing mit Fokus auf Praxistauglichkeit sowie hybride Architekturen aus klassischen und quantenbasierten Komponenten. Genau darum geht es auch einer Kooperation von IBM und AMD. Quantenchips von IBM sollen gezielt von AMD-Hardware bei KI- und HPC-Workloads gestützt werden.

Die Quantencomputing-Abteilung (National Quantum Virtual Laboratory) der US-amerikanischen Forschungsstiftung National Science Foundation investiert je 4 Millionen Dollar in zwei Jahren in vier Praxisprojekte, um die Entwicklung des Quantenrechnens zu beschleunigen. Allen vier Projekten geht es um die Entwicklung praxistauglicher und umfassender Hard- und Softwarestacks.

• Ein Team der Duke University in Durham, North Carolina, entwickelt einen Quantencomputer mit in Ionenfallen suspendierten Qubits. Der Ansatz verspricht besonders geringe Fehlerraten, muss aber vergleichsweise größere Hürden bei der Skalierung bewältigen. Das Team arbeitet zugleich an offenen Steuerungssystemen für das Quantencomputing, aber auch an hybriden Rechenmodellen, die die Stärken klassischer Computer einbeziehen.

• Forscher der University of New Mexico in Albuquerque konzentrieren sich stattdessen auf photonische Quantencomputer. Im Rahmen des Projektes sollen besser skalierbare und verlässlichere photonische Architekturen entstehen. Dadurch sollen Rechenansätze wie das Gaussian Boson Sampling optimiert, neue Lichtquellen eingesetzt und photonische Detektoren verbessert werden. Das Team hofft so, seine „integrierten Hardware- und Software-Ansätze“ möglichst schnell in Kooperationen mit Industriepartnern sowie staatlichen Institutionen in den Bereichen Sicherheit, Energie und Verteidigung einzubinden.

• Eine Forschergruppe an der State University of New York baut ein Netzwerk zwischen zehn Quantencomputer-Nodes an vier Forschungseinrichtungen in den USA auf. Explizites Ziel ist es damit, „einen Quantenvorteil zu demonstrieren“ (Quantum Advantage). Dafür soll das Netzwerk nicht nur auf Quantenprozessoren, sondern auch auf im Rahmen des Projektes entwickelten Quantenspeichern, Quantenrepeatern und photonische Übertragungstechnologien aufbauen.

• Die Open Stack Rydberg Atom Quantum Computing Laboratory am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge bei Boston arbeitet an einem Quantenchip auf Basis von Neutralatomen mit bis zu 400 logischen Qubits. Für diesen will das Team zugleich einen breiten wie offenen Softwarestack entwickeln, bestehend aus Steuerungsbibliotheken, Quanten-Compilern und Werkzeugen für Quantenfehlerkorrektur sowie einem digitalen Zwilling, der die Leistung und Fehlerquellen des Systems genau abbildet.

Eine Finanzierungsrunde für eine weitere Kohorte von Teams soll noch bis Ende 2025 folgen. Vorbehaltlich einer Zusage durch den US-Kongress stellt die Stiftung für die nahe Zukunft größere Fördermittel für Quantum-Projekte in Aussicht.

IBM und AMD arbeiten an hybrider Quantum-Architektur

Auch auf der Konzernseite entstehen neue Kooperationen, die von Optimismus bezüglich der nahenden Marktreife der Quantentechnologie sprechen. So haben AMD und IBM eine Partnerschaft bekanntgegeben, die auf die Entwicklung skalierbarer Open-Source-Plattformen für Quantencomputing gerichtet ist. Die modularen supraleitenden Quantenchips und ihren Softwarestack von IBM will AMD mit seiner Kompetenz bei High Performance Computing (HPC) und Beschleunigern für Künstliche Intelligenz (KI) bereichern.

Entstehen soll so ein „leistungsstarkes hybrides Modell, das die Grenzen des traditionellen Rechnens hinter sich lässt“, so IBM-CEO Arvind Krishna. Dabei sollen Quantenchips bei HPC- und KI-Aufgaben von CPUs und GPUs zielgerichtet unterstützt werden. Eine erste praktische Demonstration dieses Ansatzes versprechen die Partner bis Jahresende 2025.

IBM geht davon aus, noch bis Ende 2026 einen Quantenvorteil demonstrieren zu können, so dass Quantenberechnungen klassische Methoden konsistent übertreffen. Ein fehlertoleranter IBM-Quantencomputer mit 200 logischen Qubits ist für 2029 angekündigt.

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