Mit rund 10 Millionen Euro Förderung JGU baut Quantencomputer und verbindet ihn mit dem Supercomputer Mogon II

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Es geht um einen weiteren Quantencomputer. Dieser soll mit dem bereits existenten Supercomputer „Mogon II“verbunden werden, um die Ressource so für Anwender nutzbar zu machen. Das ist das Ziel des Projekts „Iquan“ (Ionen-Quantenprozessor mit HPC-Anbindung) der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt mit rund 10 Millionen Euro.

Beteiligt sind neben der JGU das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik, das Forschungszentrum Jülich sowie die Firmen Toptica Photonics AG und AKKA DSW GmbH. Das Projekt ist in diesem Monat gestartet und hat eine Laufzeit von vier Jahren. Professor Ferdinand Schmidt-Kaler von der JGU, der das Projekt koordiniert und dabei auf jahrzehntelanger Erfahrung im Bereich des Quanten Computing aufbaut, sagt: „Mainz ist durch die Förderung ein wichtiger Punkt auf der Quantencomputing-Landkarte geworden.“

Und Professor Geaorg Krausch, Präsident der JGU, ergänzt: „Was bislang eher die Autoren von Science-Fiction-Romanen inspiriert hat, soll nun in Mainz Wirklichkeit werden: Ein Quantencomputer wird durch Verbindung mit unserem Hochleistungsrechner für die Anwendung nutzbar gemacht. Das ist ein Meilenstein in der Entwicklung dieser innovativen Technologie. Es erfüllt uns mit Stolz, dass Mainz auch in diesem Technologiefeld ganz vorne mit dabei ist.“

Malu Dreyer, die Ministerpräsidentin des Landes Rheinland-Pfalz, kündigte bei einem kürzlichen Besuch der Arbeitsgruppe von Schmidt-Kaler an: „Die Möglichkeiten der Künstlichen Intelligenz begeistern mich immer wieder und es ist mir sehr wichtig, die mittlerweile 30-jährige KI-Forschungsförderung hier in Rheinland-Pfalz fortzusetzen und weiter voranzubringen. Wir verdoppeln die Investitionen im Bereich KI auf 36 Millionen Euro bis 2023.“

Unternehmen und Behörden sollen sich für Rechenzeit einbuchen können

Laut Schmidt-Kaler sei das Besondere an dem Vorhaben, dass es „äußerst anwendungsorientiert“. Anwendungsorientiert heiße in diesem Fall, dass der Quantencomputer an den bereits bestehenden Supercomputer Mgogon II des Zentrums für Datenverarbeitung der JGU angebunden werden soll. Der Supercomputer soll gewissermaßen mit dem Quantencomputer getunt werden.

„Gemeinsam können Quantencomputer und klassische Rechner wechselseitig ihre Vorteile ausspielen. Auf diese Weise lassen sich manche Aufgaben besser und effizienter bearbeiten, andere Aufgaben werden durch dieses Zusammenspiel überhaupt erst lösbar“, so Schmidt-Kaler . Noch innerhalb der Projektlaufzeit sollen Unternehmen oder Behörden sich für Rechenzeit auf diesem Computergespann einbuchen können.

Mögliche Anwendungen seien unter anderem Optimierungen in der chemischen und der pharmazeutischen Industrie. So seien beispielsweise Katalyseprozesse bei der Herstellung von Polymeren bislang schwer zu berechnen, da die Polymere mit ihren zahlreichen Molekülketten äußerst komplex seien. Könnte man via Quantencomputer die optimalen Katalysatoren ermitteln, ließe sich die Energie-Effizienz der Herstellungsprozesse erheblich steigern. Sobald der neue Mainzer Quantencomputer im Probebetrieb läuft, soll eine Ausgründung erfolgen, die sowohl die Vermarktung des gesamten Quantencomputers als auch die von Einzelkomponenten und Steuerelementen übernimmt.

Gefangene Ionen verbessern die Rechenqualität

Die Dynamik im Quantencomputing ist derzeit enorm: Unter anderem arbeiten Firmen wie Google und IBM daran, neue Quantencomputer zu entwickeln. Doch während Google und IBM beim Prozessor auf supraleitende Schaltkreise setzen, nutzen die Forscherinnen und Forscher im Projekt Iquan die Plattform mit gefangenen Ionen.

Auf der Suche nach den idealen Quanten-Bits

Was ist eine Ionenfalle?

Obwohl supraleitende Quantenprozessoren aktuell über mehr Recheneinheiten verfügen, ist bei gefangenen Ionen die Qualität der Rechenoperationen erheblich besser. "Deshalb ist es durchaus sinnvoll, in diese Technologie zu investieren. Und es freut mich sehr, dass das BMBF mit der Förderung dieses Projekts den Bau eines Quantencomputers unterstützt und vorantreibt", sagt Schmidt-Kaler.

* Petra Giegerich arbeitet im Bereich Kommunikation und Presse der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.

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