- Das US-Energieministerium startet die Quantum Genesis Competition mit einer Fördersumme von bis zu 215 Millionen US-Dollar.
- Der Wettbewerb zielt auf die Entwicklung fehlertoleranter Quantencomputer, die herkömmliche Rechenprobleme lösen.
- Die Teilnehmer müssen Systeme mit mindestens 100 logischen Qubits demonstrieren.
- Das DOE richtet zudem ein 45-Millionen-US-Dollar-Labor zur Validierung von Quanten-Hochleistungsrechnen ein.
Das US-Energieministerium (DOE) hat einen Wettbewerb gestartet, der bis zu 215 Millionen US-Dollar an Mitteln bereitstellen soll, um die Entwicklung fehlertoleranter Quantencomputer zu beschleunigen, die wissenschaftliche Probleme jenseits der Grenzen herkömmlicher Berechnungen lösen können. Dieser als Quantum Genesis Q Competition bezeichnete Wettbewerb soll Vorschläge aus der Privatwirtschaft einwerben, um wissenschaftlich relevante Quantencomputer mit mindestens 100 logischen Qubits zu bauen und einzusetzen, die Hunderte Millionen fehlertoleranter Operationen ausführen können. Die Behörde kündigte das Vorhaben am 17. September an.
Von fragilen Qubits zu nützlichen Quantencomputern: Heutige Quantencomputer bestehen aus physikalischen Qubits, die äußerst empfindlich auf durch Rauschen und Defekte verursachte Fehler reagieren. Fehlertolerantes Quantenrechnen soll dieses Problem überwinden, indem Informationen in mehreren physikalischen Qubits kodiert werden, um zuverlässigere logische Qubits zu schaffen, und indem Fehlerkorrekturverfahren eingesetzt werden, die es ermöglichen, Berechnungen trotz einzelner Fehler fortzusetzen. Diese Eigenschaft macht das Ziel des Energieministeriums bedeutsam. Bei dem Wettbewerb geht es nicht nur um die Anzahl der physikalischen Qubits in einem Rechner, sondern um Systeme, die nützliche Berechnungen mit mindestens 100 logischen Qubits demonstrieren können.
Die Bedeutung fehlertoleranten Quantenrechnens
Laut DOE sollen diese Systeme Hunderte Millionen fehlertoleranter Operationen ausführen und Anwendungen in Bereichen wie Chemie, Materialwissenschaft, Physik und angewandter Mathematik demonstrieren können. Das Ziel baut auf dem breiteren Quantum-Genesis-Programm des DOE auf, das im Juni angekündigt wurde und bis 2028 die Entwicklung und den Einsatz einer wissenschaftlich relevanten fehlertoleranten Quantencomputerkapazität anstrebt.
Die Prämienstruktur des Wettbewerbs
Der Wettbewerb ist in zwei Phasen unterteilt. In der ersten Phase werden feste Prämien von bis zu 1,5 Millionen US-Dollar pro Preisträger für frühe Entwicklungsetappen vergeben. Die zweite Phase führt eine umfangreichere leistungsbezogene Prämienstruktur ein. Ein Prämienpool von 100 Millionen US-Dollar wird unter den Teilnehmern aufgeteilt, die wissenschaftlich relevante Quantencomputer der ersten Generation mit mindestens 100 logischen Qubits demonstrieren. Darüber hinaus gibt es zwei weitere Prämienpools von je 50 Millionen US-Dollar für Systeme, die 150 beziehungsweise 200 logische Qubits demonstrieren. Laut der Behörde beläuft sich die geplante Gesamtförderung auf bis zu 215 Millionen US-Dollar, einschließlich 2,5 Millionen US-Dollar an Mitteln für das Haushaltsjahr 2026; die Mittel in den Folgejahren hängen von den Bewilligungen des Kongresses ab.
Bewerbungen stehen Privatunternehmen offen, die Frist für die endgültige Einreichung ist der 19. Oktober 2026. Am 25. September veranstaltet das DOE ein Informationswebinar für potenzielle Bewerber.
Die Behörde baut zudem für ihre National Labs ein eigenständiges, mit 45 Millionen US-Dollar finanziertes Validierungs- und Testlabor für Quanten-Hochleistungsrechnen auf. Diese Testplattform soll die Werkzeuge bereitstellen, die für eine unabhängige Charakterisierung und Validierung der verschiedenen Komponenten von Quantencomputersystemen erforderlich sind – von der physikalischen Hardware über Quantengatter bis hin zu logischen Architekturen, Algorithmen und klassischen Steuerungssystemen. Die Infrastruktur solle den Quantum Genesis Competition unterstützen und zugleich dazu beitragen, Quantenrechnen mit der bestehenden Hochleistungsrechenkapazität der Behörde zu verknüpfen, heißt es. Für das Vorhaben sind ebenfalls 14 Millionen US-Dollar an Haushaltsmitteln 2026 vorgesehen.
Die Quantum Genesis Mission will fortschrittliches Rechnen, künstliche Intelligenz und Quantentechnologien bündeln, um wissenschaftliche Entdeckungen zu beschleunigen. In früheren Ankündigungen zu Quantum Genesis hatte das DOE das letztliche Ziel beschrieben, Quantensysteme mit den bestehenden Supercomputern und der künftigen Post-Supercomputer-Infrastruktur der Behörde zu integrieren. Die aktuelle Herausforderung besteht jedoch darin, ein fehlertolerantes System zu demonstrieren, das über Laborbenchmarks hinausgeht und für Wissenschaftler relevante Probleme in großem Umfang zuverlässig bearbeitet. Die Quantum Genesis Competition soll diese Fähigkeit auf die Probe stellen.
Künftige Herausforderungen der Quantencomputertechnologie
Die Entwicklung des Quantenrechnens steht vor mehreren Herausforderungen, wobei die Fehlertoleranz von zentraler Bedeutung ist. Die heutigen Qubits reagieren empfindlich auf Umgebungsrauschen, was ihren praktischen Einsatz einschränkt. Der Wettbewerb des US-Energieministeriums stellt nicht nur finanzielle Mittel bereit, sondern fördert auch die Beteiligung der Privatwirtschaft, was den technologischen Fortschritt beim Quantenrechnen beschleunigen wird. Durch den Aufbau eines Validierungslabors für Quanten-Hochleistungsrechnen will das DOE die Zuverlässigkeit des Quantenrechnens erhöhen und es mit bestehenden Rechenkapazitäten verknüpfen – ein entscheidender Schritt für die künftige wissenschaftliche Forschung.