Das deutsche Start-up eleQtron stellt den JION-Quantencomputer vor, der mit MAGIC-Technologie die Entwicklung des Quantencomputings vorantreibt

Das deutsche Start-up eleQtron hat JION vorgestellt, einen Ionenfallen-Quantencomputer, der mit der in Deutschland entwickelten Magnetic Gradient Induced Coupling (MAGIC)-Technologie gesteuert werden kann. Der Quantencomputer wurde im Rahmen des vom Land Nordrhein-Westfalen (NRW) geförderten EPIQ-Projekts entwickelt und wird an die Hochleistungsrecheninfrastruktur des Jülich Supercomputing Centre (JSC) angeschlossen. Quantencomputer sind der Trend der Zukunft im Computing und können Probleme wie den Klimawandel, die Medikamentenentwicklung und saubere Energie lösen. Doch zunächst müssen wir ein kleines Problem lösen: Wie können Quantencomputer in großem Maßstab nutzbar gemacht werden, damit Forscher sie zur Bewältigung größerer Herausforderungen einsetzen können?

Wie Interesting Engineering berichtet, gibt es zahlreiche Berichte über verschiedene Ansätze zur Entwicklung von Quantencomputern, wobei Forschungsinstitute und Start-ups alle um dieses ultimative Ziel bemüht sind. Vor diesem Hintergrund ist der Ansatz in Deutschland etwas einzigartig. Forschungsinstitute und Start-ups sind damit beschäftigt, unterschiedliche Quantencomputer zu bauen, aber sie alle werden an das Hochleistungsrechennetz des JSC angeschlossen, damit eine breite Nutzerbasis darauf zugreifen kann. JION ist der neueste Neuzugang.

JION steht für Jülich Ionenfallen-Quantencomputer und verwendet ionisierte Ytterbium-Atome (ein Seltenerdelement) als seine Qubits. Diese Atome werden durch elektromagnetische Felder im Vakuum gehalten und durch die Magnetic Gradient Induced Coupling (MAGIC)-Technologie gesteuert. Bei diesem Verfahren ermöglichen Mikrowellen und absichtlich erzeugte Magnetfeldänderungen die individuelle Steuerung der Qubits und eine direkte Verbindung untereinander. Qubits sind die grundlegende Informationseinheit in der Quantenberechnung, ähnlich wie klassische Bits in der Standardberechnung. Der Hauptvorteil dieses Systems gegenüber supraleitenden Qubits besteht darin, dass es nicht nahe dem absoluten Nullpunkt betrieben werden muss, was den Betrieb und die Skalierung des Systems vereinfacht, was für das Quantencomputing in großem Maßstab erforderlich ist.

Technische Vorteile von JION

Das Projekt startete 2024 als Zusammenarbeit zwischen dem JSC und eleQtron mit Sitz in Siegen und erhielt Unterstützung in Höhe von 21 Millionen Euro (etwa HK$ 19,2 Millionen) vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen und soll Teil der modularen Supercomputer-Architektur JUNIQ des JSC werden.

„Mit JION werden wir einen in Nordrhein-Westfalen entwickelten Quantencomputer mit unserer Hochleistungsrecheninfrastruktur in Jülich verbinden“, sagte Professorin Astrid Lambrecht, Vorsitzende des Vorstands des Forschungszentrums Jülich, in einer Pressemitteilung. „Damit schaffen wir die Voraussetzungen für die Kombination von Quantencomputing und Hochleistungsrechnen, sodass wir Quantencomputing nutzen können, um konkrete Probleme in Forschung und Industrie zu lösen.“ Bei der jüngsten Eröffnungsfeier wurde JION Teil der Jülich Unified Quantum Infrastructure (JUNIQ), die den Zugang zu verschiedenen Quantensystemen bietet und an die Hochleistungsrecheninfrastruktur (HPC) des JSC angeschlossen ist.

JUNIQ hilft klassischen Supercomputern, bestimmte Arbeitslasten auf die Quantensysteme des JSC zu verlagern, sodass Forscher und Unternehmen hybride Quanten-HPC-Berechnungsworkflows nutzen können. Daher ist ein neuer Teilnehmer wie JION nicht nur ein Technologiedemonstrator, sondern stärkt auch das JSC als Zentrum für die Integration und das Benchmarking neuer Quantencomputing-Technologien.

Neue finanzielle Unterstützung und Zukunftspläne

Bei der Enthüllung von JION kündigte NRW auch das SQALING-Projekt (Scalable Quantum Computing) an, bei dem eleQtron 25 Millionen Euro (etwa HK$ 23,4 Millionen) aus EU-Mitteln erhalten wird, um seine MAGIC-Technologie weiterzuentwickeln und eine skalierbare, chipbasierte Quantencomputing-Plattform für die Industrie bereitzustellen. Ebenfalls angekündigt wurden weitere 25 Millionen Euro (etwa HK$ 23,4 Millionen) für das Q-STAR-Projekt, das die Integration skalierbarer, halbleiterbasierter Quantencomputer in JUNIQ zum Ziel hat und sich besonders auf die Stärkung der Forschung, der Industriekooperation und des Strukturwandels im Rheinischen Revier konzentriert.

Potenzial und Anwendungsperspektiven der MAGIC-Technologie

Die Entwicklung der MAGIC-Technologie eröffnet neue Möglichkeiten für das Quantencomputing, insbesondere durch den Vorteil, dass sie ohne extrem niedrige Temperaturen auskommt, was den Betrieb und die Skalierung von Quantencomputern erleichtert. Dies ist entscheidend für die Förderung der kommerziellen Anwendung des Quantencomputings und seiner praktischen Nutzung in der wissenschaftlichen Forschung. Mit der Einführung von JION hat eleQtron nicht nur die Machbarkeit seiner Technologie unter Beweis gestellt, sondern auch die Verbindung mit dem Hochleistungsrechnen gestärkt und damit den Weg für zukünftige Anwendungen des Quantencomputings geebnet.