Ganz nah an Forschern und Anwendern Quantum Machines etabliert sich in Stuttgart. Warum?

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Der israelische Qubit-Controller-Spezialist Quantum Machines bringt durch seine Echtzeit-Messtechnik die Quantenrechner erst zum Laufen. Jetzt ist man mit einer deutschen Geschäftseinheit in Stuttgart noch näher bei Forschern und Anwendern.

Auf dem Quantencomputing ruhen viele Hoffnungen. Quantencomputer sollen harte mathematische Probleme viel schneller lösen als traditionelle Rechner, mehr noch: sie sollen Probleme lösen, die letztere in endlicher Zeit überhaupt nicht lösen können. Die Hoffnungen mögen teilweise übersteigert sein, unberechtigt oder gar unsinnig sind sie nicht.

Die Quantencomputerei hat nicht zuletzt dank erheblicher Forschungsgelder in den letzten Jahren weltweit erhebliche Fortschritte gemacht. Mittlerweile ist ein regelrechter Technologie-Wettlauf in Sachen Quantencomputing entstanden. Der Vergleich mit dem Wettlauf zum Mond, der in den 1960er Jahren zwischen den weltweiten Machtblöcken stattfand, ist wohl nicht abwegig.

Der Konkurrenzkampf ist groß. Nicht nur der wissenschaftliche Austausch zwischen China und dem Westen ist auch in Sachen Quantencomputing schwierig bis unmöglich geworden, auch zwischen den USA und Europa gibt es manche Blockaden. „Es ist beispielsweise für Forscher nicht mehr so einfach wie noch vor Jahren möglich, Qubits, die in Amerika entwickelt worden sind, nach Europa zu schicken, um für diese Kopie dann Fehlerkorrektur-Algorithmen zu entwickeln“, berichtet Jörn Höpfner, Scientific Business Development Manager beim israelischen „Qubit-Controlling“-Spezialisten Quantum Machines in einem Podcast von Datacenter Insider Diaries.

In der Podcast-Folge #24 der „DataCenter Diaries“ hat sich Jörn Höpfner, Scientific Business Development Manager bei Quantum Machines mit DataCenter-Insider-Chefredakteurin Ulrike Ostler über die Ansiedlung des Unternehmen in der baden-württembergischen Landeshauptstadt sowie den Staus Quo des Quantencomputing unterhalten. En passant erläutert er, was einen Quantencomputer ausmacht und wo derzeit die Probleme zu finden sind.

Die Podcast-Folge #24 von DataCenter Diaries findet sich auf Spotify, Apple Podcasts, Deezer, Amazon Musik und Google Podcasts.

Impulse für Quantenrechner

Quantum Machines hat Ende des vergangenen Jahres auch eine deutsche Geschäftseinheit in Stuttgart gegründet, um mit seinem Know-how noch mehr Impulse für die deutsche Quantencomputer-Szene aus nächster Nähe geben zu können. Das Wort „Impulse“ kann dabei im übertragenen Sinn verstanden werden, aber auch ganz wörtlich. Denn anders als traditionelle Halbleiter-basierte Superrechner wird die Qubit-Logik der Quantenrechner erst wirksam, wenn die Komponenten gepulst werden, wenn sie also mit Mikrowellen- oder Laser-Impulsen präzise angesteuert werden, um sie beispielsweise zu lesen oder zu beeinflussen.

Quantencomputing in der Schwabenmetropole

Quantum Machines gründet Niederlassung in Stuttgart

Und genau dies ist die Kern-Expertise von Quantum Machines. „Ein Quantencomputer ohne unsere oder eine ähnliche Technologie wäre in etwa so, als würde man im klassischen Bereich den Rechner nach jeder Befehlseingabe neu booten müssen, beschreibt Höpfner mit einer Analogie die besondere Funktion des Qubit-Control-Systems von Quantum Machines.

Intuitive Quantenrechner-Programmierung

Quantum Machines hat für das Qubit-Controlling eine spezielle Hardware entwickelt, die Steuersignale in Echtzeit erzeugt und die ganz für die nur kurzzeitig bestehende Stabilität der Qubits („Kohärenzzeit“) ausgelegt sind. Die Signale sind außerdem durch die bereits interpretierten Werte der Ausleseeinheit beeinflussbar. Nur so wird Quantencomputing überhaupt in der Praxis einsetzbar.

In der speziellen Hardware von Quantum Machines werden die Signale („Pulse“) über einen Puls-Prozessor, der auf einem speziell für diese Anwendungen programmierten FPGA basiert, erzeugt. Die Pulse sorgen dafür, dass die Komponenten im Quantenrechner die gewünschten Algorithmen ausführen.

Derzeit können 18 Messungen parallel und in Echtzeit durchgeführt werden. Die FPGA-Schaltkreise werden vor dem Einsatz so programmiert, dass sie den Quanteninformatikern viel Arbeit abnehmen. Konkret heißt das, dass durch die Vorprogrammierung der Schaltkreise die Programmierung der quantenphysikalischen Konstrukte in eine höherstufige („intuitive“) Programmierumgebung transformiert wird, mit der sich in kurzer Zeit auch komplexe Algorithmen umsetzen lassen.

Grundsätzlich ist das Qubit-Controlling-System von Quantum Machines für viele unterschiedliche Quantenrechner-Technologien ausgelegt. Diese Flexibilität ist speziell in Deutschland ein Plus, weil hierzulande besonders viele verschiedene Technologien erforscht und angewandt werden.

Nur zur Erklärung: Viele Quantenrechner-Pioniere bauen natürlich auch den Qubit-Controlling-Teil des Quantencomputing in Eigenregie, andere (kleinere) Unternehmen und vor allem Forschungseinrichtungen setzen aber auf die Expertise von Quantum Machines oder eines seiner (wenigen) Mitbewerber.

Ideale Forschungs- und Anwender-Lokalitä

Stuttgart ist zweifellos eine ideale Quantenrechner-Lokalität. An der dortigen Technischen Universität wird beispielsweise sehr intensiv an Qubits auf Basis von implantierten Stickstoffatomen in synthetischen Diamantsubstraten (NV-Zentren, von englisch Nitrogen-Vacancy) geforscht. Sie benötigen keine aufwendige Kryokühlung etwa durch Helium, sondern arbeiten bei Raumtemperatur. Die australisch-deutsche Firma Quantum Brilliance, die ihre europäische Zentrale ebenfalls in Stuttgart hat, will derartige Raumtemperatur-Quantenrechner kommerzialisieren.

In Ulm, eine ICE-Stunde von Stuttgart entfernt, integriert am DLR-Innovationszentrum das Unternehmen QuiX Quantum den hauseigenen photonische Quantencomputer in eine Höchstleitungsrechner-Plattform. Auch diese Initiative dürfte die Ansiedlung von Quantum Machines in der Landeshauptstadt von Baden-Württemberg befördert haben. Ganz egal, ob QuIX oder die DLR bereits Kunden von Quantum Machines sind oder (noch) nicht, darf hier festgehalten werden, dass speziell photonische Quantencomputer schon von ihrer Architektur her ganz auf Messtechnik ausgerichtet sind.

Für die deutsche Filiale von Quantum Machines gibt es also einerseits von Stuttgart aus viel zu tun und zu akquirieren, andererseits dürfte es auch ein großes Angebot an exzellenten Quantenphysikern und Quanteninformatikern quasi vor der Haustür geben. Und nicht zuletzt stellt Baden-Württemberg mit seiner starken Maschinenbau- und Automobilbranche eine nachgerade ideale Anwenderlandschaft für innovatives Quantencomputing dar.

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