Bis 2030 soll er fertig sein Fujitsu entwickelt Tiefstkühl-Quanten­computer mit 10.000 Qubits+

Anbieter zum Thema

Fujitsu Technology Solutions GmbH

PANDUIT

Rittal GmbH & Co. KG

Fsas Technologies GmbH

Gestern ist ein vom japanischen National Institute for Research and Development geförderte Projekts an den Start gegangen, in dessen Rahmen ein supraleitender Quantencomputer mit einer Kapazität von über 10.000 Qubits entwickelt werden soll. Die Fertigstellung ist für das Geschäftsjahr 2030 geplant und Fujitsu wesentlich beteiligt.

Der neue supraleitende Quantencomputer wird mit 250 logischen Qubits arbeiten und auf der „Star-Architektur“ von Fujitsu basieren, die speziell für fehlertolerantes Quantencomputing im Frühstadium (Early-FTQC) entwickelt wurde. Fujitsu möchte Quantencomputing insbesondere in Bereichen wie der Materialwissenschaft, in denen komplexe Simulationen bahnbrechende Entdeckungen ermöglichen, praktisch nutzbar machen. Zu diesem Zweck wird sich das Unternehmen auch weiterhin auf die Weiterentwicklung wichtiger Skalierungstechnologien in verschiedenen Bereichen des Quantencomputing-Stack konzentrieren.

Im Rahmen dieser Bemühungen wurde Fujitsu als Implementierungspartner für das „Forschungs- und Entwicklungsprojekt zur Verbesserung der Infrastrukturen für Informations- und Kommunikationssysteme nach 5G” ausgewählt, das von der Organisation für die Entwicklung neuer Energien und Industrietechnologien (Nedo) öffentlich ausgeschrieben wurde.

Fujitsu wird einen Beitrag zum Projekt „Vorantreiben der Entwicklung von Quantencomputern in Richtung Industrialisierung” leisten. Dieses Vorhaben wird in Zusammenarbeit mit dem National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) und Riken ausgeführt und läuft bis zum Geschäftsjahr 2027.

Supraleitend, Spin-Qubits und HPC

Fujitsu ist bestrebt, die Entwicklung praktischer und industrietauglicher Quantencomputeranwendungen voranzutreiben. Nach dem Bau dieser 10.000-Qubit-Maschine wird das Unternehmen ab dem Geschäftsjahr 2030 weitere Forschungsinitiativen starten, um supraleitende Qubits mit diamantbasierten Spin-Qubits voranzutreiben. Langfristiges Ziel ist, unter Berücksichtigung der Möglichkeit, mehrere Quantenchips miteinander zu vernetzen, die Entwicklung einer Maschine mit 1.000 logischen Qubits im Geschäftsjahr 2035.

Vivek Mahajan, Corporate Executive Officer, Corporate Vice President, CTO, verantwortlich für Systemplattformen, Fujitsu Limited, kommentiert: „Fujitsu ist bereits als weltweit führender Anbieter von Quantencomputern in einem breiten Spektrum von Software bis Hardware, anerkannt. Dieses von Nedo geleitete Projekt wird einen wesentlichen Beitrag zum Ziel von Fujitsu leisten, einen fehlertoleranten supraleitenden Quantencomputer „Made in Japan” zu entwickeln.“ Mit der Realisierung von 250 logischen Qubits im Geschäftsjahr 2030 und 1.000 logischen Qubits im Geschäftsjahr 2035 sei Fujitsu entschlossen, weltweit eine Vorreiterrolle im Bereich Quantencomputing einzunehmen.

Fujitsu-CTO auf dem Bitkom Quantum Summit 2025

Der „Bitkom Quantum Summit 2025“ finde am 16. und 17. September 2025 live im BCC Berlin statt. Er ist Teil einer Doppelkonferenz. Der zweite Teil, der „AI & Data Summit 2025“, findet parallel statt.

Die Veranstaltung bringt, laut Bitkom, wichtige Entscheidungsträger aus Industrie und Politik sowie Forschungsexperten zusammen und bietet eine Plattform für den Austausch von Erkenntnissen über die Entwicklung des Quantencomputers und über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg sowie die Auswirkungen auf verschiedene Sektoren. Besucher sollen sich mit Experten, Entscheidungsträgern und Innovationsführern aus Industrie, Politik und Wissenschaft austauschen können.

Das Programm wartet neben der Möglichkeit zum Networking mit mit einem Mix aus interaktiven Workshops sowie einer Expo auf.

DataCenter-Insider ist Medienpartner und hier unser Tipp: Ein Ticket ermöglicht den Zugang zu beiden Bitkom-Konferenzen.

Vivek Mahajan, der Chief Technology Officer (CTO) von Fujitsu, wird am 17. September von 10:20 bis 10:40 Uhr eine Keynote halten.

Darüber hinaus entwickelt Fujitsu die nächste Generation seiner HPC-Plattform, die auf der „Fujitsu-Monaka“-Prozessorreihe basiert und den Supercomputer „Fugakunext“ antreiben wird. das Unternehmen will seine Plattformen für Hochleistungs- und Quantencomputing weiter integrieren, um seinen Kunden eine umfassende Computing-Plattform anzubieten.”

Schwerpunkte der Technologieentwicklung

Die Forschungsarbeiten von Fujitsu konzentrieren sich auf die Entwicklung der folgenden Skalierungstechnologien:

Hochdurchsatzfähige, hochpräzise Qubit-Fertigungstechnologie: Verbesserung der Fertigungspräzision von Josephson-Kontakten, kritischen Komponenten supraleitender Qubits, die Frequenzschwankungen minimieren.

Chip-to-Chip Interconnect Technologie: Entwicklung von Verdrahtungs- und Verpackungstechnologien, die die Verbindung mehrerer Qubit-Chips ermöglichen und so die Herstellung größerer Quantenprozessoren erleichtern.

Hochdichtes Packaging und kostengünstige Qubit-Steuerung: Bewältigung der Herausforderungen im Zusammenhang mit Kryokühlungs- und Steuerungssystemen, einschließlich der Entwicklung von Techniken zur Reduzierung der Bauteilanzahl und der Wärme-Abgabe.

Decodierungstechnologie für die Quantenfehlerkorrektur: Entwicklung von Algorithmen und Systemdesigns zur Decodierung von Messdaten und zur Korrektur von Fehlern in Quantenberechnungen.

Warum das Ganze?

Die Welt steht vor zunehmend komplexen Herausforderungen, die mit herkömmlicher Rechentechnik nicht mehr zu bewältigen sind. Quantencomputer gelten als Schlüsseltechnologie, um Probleme zu lösen, die bislang als unlösbar galten, und könnten in zahlreichen Bereichen bahnbrechende Fortschritte ermöglichen. Während ein vollständig fehlertoleranter Quantencomputer mit einer Rechenleistung von 1 Million Qubits als langfristiges und ultimatives Ziel gilt, konzentriert sich Fujitsu darauf, bereits in naher Zukunft praxistaugliche Quantencomputing-Technik bereitzustellen.

Das Engagement von Fujitsu im Bereich Quantencomputing zeigt sich in seinen kontinuierlichen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Im August 2024 stellte das Unternehmen gemeinsam mit der Universität Osaka die so genannte Star-Architektur vor, eine effiziente Quantenarchitektur auf Basis von Phasenrotationsgattern.

Sie ebnet den Weg für frühe fehlertolerante Quantencomputersysteme (Early FTQC), die mit nur 60.000 Qubits bereits klassische Supercomputer übertreffen können. Bisher zeigt sich dass in Simulationen mit 'nur' 60.000 Qubits die Star-Architektur Berechnungen zur Materialenergieabschätzung in etwa zehn Stunden ausführen kann, die auf herkömmlichen Computern fünf Jahre dauern würden.

Bald schon zum Ausprobieren

Fujitsu und Riken präsentieren supraleitenden 256-Qubit-Quantencomputer

Auch im Hardwarebereich setzt Fujitsu Maßstäbe: Das 2021 gemeinsam mit dem japanischen Forschungsinstitut Riken gegründete „Riken RQC–Fujitsu Collaboration Center“ entwickelte im März 2023 einen 64-Qubit-Supraleitungsquantencomputer und präsentierte im April 2025 ein weltweit führendes 256-Qubit-System.

Die Skalierung auf deutlich größere Quantencomputersysteme bringt neue Herausforderungen mit sich – etwa die Sicherstellung einer hohen Rechengenauigkeit über mehrere miteinander verbundene Qubit-Chips hinweg sowie die effizientere Integration von Komponenten und Verkabelung in Mischungskryostaten. Neben dem supraleitenden Ansatz erforscht Fujitsu auch das Potenzial diamantbasierter Qubits, die Licht für die Qubit-Konnektivität nutzen. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Delft und dem führenden Forschungsinstitut Qutech konnten dabei hochpräzise, gezielt steuerbare Qubits entwickelt werden.

Quantencomputing mit Diamant-Spin-Qubits

Professor Tim Taminiau von der Technischen Universität Delft fasst den Status Quo zusammen: „Es liegt zwar noch ein langer und schwieriger Weg vor uns, aber die Tatsache, dass wir eine Gattertreue von über 99,9 Prozent nachgewiesen haben, erfüllt eine der wichtigsten Voraussetzungen für skalierbare Quantenberechnungen.“

Der Erfolgt geht auf eine Zusammenarbeit von Fujitsu Limited und Qutech, einem führenden Forschungsinstitut für Quantentechnologie an der Technischen Universität Delft (TU Delft) zurück. Im März dieses Jahres hatten die Forscher in der Zeitschrift „Physical Review Applied“ die Ergebnisse veröffentlicht: die weltweit erste Demonstration eines vollständigen universellen Quantengattersatzes für Diamant-Spin-Qubits mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit von unter 0,1 Prozent. Damit ist eine der höchsten Wiedergabetreue aller Quantenhardwaretechnologien erreicht worden.

Die Voraussetzungen

Die Diamant-Spin-Technologie nutzt die Spins (Elektronen- und Kernspins), die durch Farbzentren - spezifische Defekte - in Diamantkristallen gebildet werden, als Qubits. Diamant-Spins können Quantenzustände für relativ lange Zeiträume halten, was sie zu vielversprechenden Hochleistungs-Qubits macht.

Außerdem ist ihre Betriebstemperatur etwa 100-mal höher als die von supraleitenden Qubits, so dass sie leichter zu handhaben sind. Die Fähigkeit von Diamant-Spin-Qubits, Quantenzustände mit Hilfe von Photonen (fundamentalen Lichtteilchen) zu übertragen, ermöglicht auch optische Verbindungen, die einen vielversprechenden Weg zu skalierbaren Quantencomputern und verteiltem Rechnen über Quantennetzwerke darstellen.

Die Vorteile in Kürze:

• Geringere Umweltbelastung durch hochreine Diamanten

• Die Qubits werden mit Hilfe von NV-Zentren in Diamanten erzeugt, die gemeinsam von Element Six und der TU Delft entwickelt wurden. Dies ist aufgrund der niedrigen Kohlenstoff-13-Isotopenkonzentration des Diamanten möglich (0,01 statt 1 Prozent). Dadurch wird das Umgebungsrauschen beseitigt und ein stabiles Zwei-Qubit-System geschaffen. Dabei wird das eine durch den Elektronenspin des Defektzentrums und das andere durch seinen Kernspin gebildet.

• Entkopplungsgatter zur Abschwächung des Umgebungsrauschens

• Entkopplungsgatter sind Sequenzen von kontrollierten Impulsen, die dazu dienen, die Auswirkungen des Umgebungsrauschens auf die Qubits zu beseitigen und ihre Fähigkeit, Quanteninformationen zu speichern, zu erweitern.

Zukunftspläne

Fujitsu und das niederländische Unternehmen Qutech wollen sich darauf konzentrieren, die neu entwickelte Technologie auf Systeme mit einer größeren Anzahl von Kernspins anzuwenden und Technologien für hochpräzise optische Verbindungen zwischen weit entfernten Elektronenspin-Qubits zu entwickeln, um die Anzahl der handhabbaren Qubits zu erhöhen. Darüber hinaus wird das Team die Forschung und Entwicklung im Hinblick auf die Realisierung eines skalierbaren Quantencomputersystems beschleunigen, einschließlich der Integrationstechnologien mit Steuerschaltungen unter Verwendung von integrierten Tieftemperatur-Halbleiterschaltungen (Cryo-CMOS).

(ID:50507412)