Helmholtz Quantum Center geht an den Start

For­schungs­zen­trum Jülich baut Tech­no­lo­gie­la­bor für Quan­ten­com­pu­ter auf

Jülich, 28. Janu­ar 2020 – Am For­schungs­zen­trum Jülich ent­steht ein natio­na­ler For­schungs­schwer­punkt für Quan­ten­com­pu­ter. Mit dem Helm­holtz Quan­tum Cen­ter (HQC) wird ein zen­tra­les Tech­no­lo­gie­la­bor eta­bliert, wel­ches das gesam­te For­schungs­spek­trum für Quan­ten­com­pu­ting abdeckt – von der Erfor­schung von Quan­ten­ma­te­ria­li­en bis zur Pro­to­ty­pen­ent­wick­lung. Das von der Helm­holtz-Gemein­schaft mit knapp 50 Mil­lio­nen Euro finan­zier­te Pro­jekt star­tet im Janu­ar 2020.

Quan­ten­com­pu­ting wird unse­re Welt ver­än­dern – in Wis­sen­schaft, Indus­trie, Wirt­schaft und All­tag”, erklärt Prof. Sebas­ti­an Schmidt, Mit­glied des Vor­stan­des des For­schungs­zen­trums Jülich. “Es in der deut­schen Wis­sen­schaft und Indus­trie zu eta­blie­ren ist eine der gro­ßen Her­aus­for­de­run­gen der kom­men­den Jah­re und erfor­dert ein enor­mes Aus­maß an Koope­ra­ti­on. Das Helm­holtz Quan­tum Cen­ter wird die zen­tra­le Infra­struk­tur der Helm­holtz-Gemein­schaft sein, um den wis­sen­schaft­li­chen und tech­no­lo­gi­schen Her­aus­for­de­run­gen beim Bau eines euro­päi­schen Quan­ten­com­pu­ters zu begegnen.”

Ein Blick ins Inne­re des euro­päi­schen Quan­ten­com­pu­ters Open­Su­perQ (der­zeit noch im Auf­bau) am Jüli­cher Peter Grün­berg Insti­tut (Copy­right: For­schungs­zen­trum Jülich / Ralf-Uwe Limbach)

Das The­ma Quan­ten­tech­no­lo­gien und Quan­ten­com­pu­ting hat auch auf höchs­ter For­schungs- und wirt­schafts­po­li­ti­scher Ebe­ne eine hohe Auf­merk­sam­keit. Auf Grund des erwar­te­ten Ein­flus­ses auf alle Berei­che von Wis­sen­schaft, Wirt­schaft und Gesell­schaft  ist eine tech­no­lo­gi­sche Unab­hän­gig­keit Euro­pas zwin­gend not­wen­dig. Zum einen ist sie ein wesent­li­cher Bestand­teil der Cyber­si­cher­heits­kon­zep­te von mor­gen. Dar­über hin­aus hat vor allem der Bereich des Quan­ten­com­pu­tings in letz­ter Zeit stark an Dyna­mik gewon­nen und ist ein schnell wach­sen­der Indus­trie­zweig. Inter­na­tio­nal wird mas­siv in Quan­ten­com­pu­ting inves­tiert, ins­be­son­de­re in Chi­na und den USA – wis­sen­schaft­li­che Exzel­lenz und Know-how stam­men jedoch zu einem guten Teil aus euro­päi­scher Forschung.

Chancen für Wissenschaft und Wirtschaft in NRW

Neben der zen­tra­len Rol­le in der natio­na­len Stra­te­gie bie­tet das Helm­holtz Quan­tum Cen­ter ins­be­son­de­re enor­me Chan­cen, den Stand­ort Nord­rhein-West­fa­len zu einem der wich­tigs­ten Inno­va­ti­ons­stand­or­te für Quan­ten­tech­no­lo­gie in Euro­pa zu ent­wi­ckeln. Das ist nicht allein für die Wis­sen­schaft von Bedeu­tung, son­dern beson­ders auch für die Wirt­schaft und Indus­trie einer Regi­on im Strukturwandel.

Eine offe­ne For­schungs­at­mo­sphä­re und die Ver­net­zung von allen Berei­chen – Wis­sen­schaft, Wirt­schaft, Indus­trie – sind für uns außer­or­dent­lich wich­tig”, erklärt Ste­fan Tautz. Der Direk­tor des Jüli­cher Peter Grün­berg Insti­tuts wird die Wis­sen­schaft­ler wäh­rend der Auf­bau­pha­se des HQC ver­tre­ten. “Die ame­ri­ka­ni­schen Tech-Kon­zer­ne sind der­zeit die Vor­rei­ter in der For­schung, sozu­sa­gen das Win­dows und iOS des Quan­ten­com­pu­ting. Unser Ziel ist es, mit dem HQC eine Art Linux des Quan­ten­com­pu­ting zu katalysieren.”

Von einzelnen Qubits bis zu kompletten Systemen

Das HQC wird ver­schie­de­ne Arten von Qubits, dem Quan­ten­com­pu­ter-Äqui­va­lent klas­si­scher Com­pu­ter­bits, erfor­schen – von tech­no­lo­gisch bereits weit ent­wi­ckel­ten Sys­te­men bis hin zu viel­ver­spre­chen­den neue­ren Kon­zep­ten. Jede Art von Qubit hat ihre eige­nen Vor- und Nach­tei­le – bis­her ist nicht ent­schie­den, wel­ches Kon­zept sich am Ende lang­fris­tig durch­set­zen wird.

So unter­su­chen Jüli­cher Wis­sen­schaft­ler wie David DiVin­cen­zo und Kris­tel Michiel­sen zusam­men mit euro­päi­schen Part­nern im Flagship-Pro­jekt Open­Su­perQ bereits supra­lei­ten­de Qubits die zum Bau eines euro­päi­schen Quan­ten­com­pu­ters in Jülich zur Anwen­dung kom­men wer­den. “Ein neu­es Team von Wis­sen­schaft­lern ist dabei, unser ers­tes Quan­ten­com­pu­ter-Labor in Betrieb zu neh­men, das nun von unse­ren Part­nern im euro­päi­schen Open­Su­perQ-Quan­ten­flagg­schiff-Pro­jekt klei­ne Pro­to­ty­pen supra­lei­ten­der Quan­ten­com­pu­ter-Chips zum Tes­ten erhält”, erklärt Prof. David DiVin­cen­zo. “Wir beab­sich­ti­gen, in jeder Pha­se des Sca­le-up der Quan­ten­hard­ware einen Bei­trag zu leisten.”

Eine alter­na­ti­ve Platt­form, ato­ma­re Qubits in opti­schen Fal­len, wird für Quan­ten­si­mu­la­ti­on im Flagship-Pro­jekt PASQUANS ent­wi­ckelt, unter Teil­nah­me des Jüli­cher Theo­re­ti­kers Tom­ma­so Cal­ar­co: “Unse­re wis­sen­schaft­li­chen Part­ner in ganz Euro­pa arbei­ten an Expe­ri­men­ten zur geziel­ten Mani­pu­la­ti­on kal­ter Ato­me, um die Eigen­schaf­ten von kom­ple­xen Quan­ten­ma­te­ria­li­en zu erfor­schen. Für eini­ge sol­cher Fra­ge­stel­lun­gen erwar­ten wir, die Rechen­leis­tung exis­tie­ren­der Com­pu­ter bereits in den nächs­ten Jah­ren zu übertreffen.”

Auf sol­che Quan­ten­pro­zes­so­ren unter­schied­li­cher Art soll die zukünf­ti­ge euro­päi­sche Quan­ten­com­pu­ting- und ‑simu­la­ti­ons­in­fra­struk­tur auf­ge­baut wer­den, wobei Jülich eine wich­ti­ge Rol­le spie­len kann.

Ande­re Arten von Qubits sind noch nicht so gut kon­trol­lier­bar oder sogar erst in einem frü­hen Sta­di­um der Erfor­schung wie Halb­lei­ter-Qubits. Dar­über hin­aus sol­len neue Ideen – etwa Qubits basie­rend auf topo­lo­gi­schen Iso­la­to­ren – getes­tet werden

Alle unter einem Dach

Das HQC bün­delt sechs For­schungs­fel­der und sie­ben Tech­no­lo­gie­clus­ter, und ver­bin­det so Grund­la­gen­for­schung, Theo­rie und Ent­wick­lung – von Quan­ten­ma­te­ria­li­en bis hin zu kom­plet­ten Quan­ten­com­pu­ter­sys­te­men. For­schung an Werk­stof­fen für Qubits wird ver­knüpft mit der Fer­ti­gung von Gerä­ten und Sys­te­men für Quan­ten­com­pu­ter und dem Co-Design von Hard- und Soft­ware. JUNIQ, die im Okto­ber gestar­te­te Jüli­cher Nut­zer-Infra­struk­tur für Quan­ten­com­pu­ting, wird das ver­ein­heit­lich­te Por­tal zu den ver­schie­de­nen Quan­ten­com­pu­tern sein – zugäng­lich über die Cloud für deut­sche und euro­päi­sche Nutzer.

Das Quan­ten­zen­trum wird in einem Neu­bau mit moderns­ter Ver­suchs­aus­rüs­tung auf dem Cam­pus des For­schungs­zen­trums unter­ge­bracht, mit direk­ter Anbin­dung an die Helm­holtz Nano Faci­li­ty, und eng mit den Insti­tu­ten des For­schungs­zen­trums ver­zahnt sein.

Das neue Zen­trum wird dar­über hin­aus zwei neue Insti­tu­te für Quan­ten­kon­trol­le und Quan­ten­com­pu­ter beher­ber­gen, eben­so wie das JARA-Insti­tut für Quan­tum Infor­ma­ti­on, das inner­halb der Jülich Aachen Rese­arch Alli­an­ce ein­ge­rich­tet wur­de. Auch die Jüli­cher Labor­ein­rich­tun­gen im Rah­men des euro­päi­schen „Quan­tum Flagship“ wer­den in dem neu­en Gebäu­de ein Zuhau­se finden.

Das HQC wird regio­na­len Uni­ver­si­tä­ten, natio­na­len und euro­päi­schen Part­nern aus Wis­sen­schaft und Indus­trie offen ste­hen, für Gemein­schafts­pro­jek­te in aus­ge­wähl­ten For­schungs­be­rei­chen. Dafür wer­den Labor- und Büro­räu­me für Gast­wis­sen­schaft­ler bereit­ge­stellt, sowie spe­zi­el­le Treff­punk­te für den Aus­tausch wis­sen­schaft­li­cher Ideen vorgesehen.

Das Helm­holtz Quan­tum Cen­ter wird sei­ne Arbeit Anfang 2020 auf­neh­men und ab 2025 im Voll­be­trieb sein.

Stimmen aus der Politik

Par­la­men­ta­ri­scher Staats­se­kre­tär im Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF), Tho­mas Rachel MdB:

Wir müs­sen den Anschluss behal­ten, damit sich unse­re Indus­trie nicht von ande­ren Län­dern abhän­gig macht und auch in Zukunft frei ent­schei­den kann”, erklärt Tho­mas Rachel, Par­la­men­ta­ri­scher Staats­se­kre­tär im Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung. „Aus die­sen Grün­den ist es wich­tig, das Know-how zu allen Aspek­ten des Quan­ten­com­pu­ting in Euro­pa zu erhal­ten und wei­ter­zu­ent­wi­ckeln. Es ist noch nicht zu spät, die Kapa­zi­tä­ten in die­sem Bereich in Euro­pa aus­zu­bau­en, aber die Inves­ti­tio­nen müs­sen jetzt begin­nen. Mit dem Aus­bau des Quan­ten­com­pu­ting-Schwer­punkts im For­schungs­zen­trum wird so ein wich­ti­ger Bei­trag zur Umset­zung der Stra­te­gien auf der Ebe­ne von Helm­holtz, Deutsch­land und Euro­pa geleistet.” 

Isa­bel Pfeif­fer-Poens­gen, Wis­sen­schafts­mi­nis­te­rin des Lan­des Nordrhein-Westfalen:

Dass das Helm­holtz Quan­tum Cen­ter (HQC) in Jülich ange­sie­delt wird, belegt die beson­de­re wis­sen­schaft­li­che Exzel­lenz des For­schungs­zen­trums auf dem Gebiet der Quan­ten­tech­no­lo­gie. Mit dem HQC im Bereich der anwen­dungs­ori­en­tier­ten Grund­la­gen­for­schung sowie der Quan­ten­com­pu­ter Nut­zer-Infra­struk­tur JUNIQ bie­tet das For­schungs­zen­trum Jülich Wis­sen­schaft und Wirt­schaft in NRW her­vor­ra­gen­de Anknüp­fungs­punk­te an die­se span­nen­de Zukunfts­tech­no­lo­gie. Das zeigt: Der For­schungs­stand­ort Nord­rhein-West­fa­len ist auf dem Feld des Quan­ten­com­pu­tings gut aufgestellt.”

Wirt­schafts- und Inno­va­ti­ons­mi­nis­ter des Lan­des Nord­rhein-West­fa­len, Prof. Dr. Andre­as Pinkwart:

Von Quan­ten­tech­no­lo­gien wer­den bahn­bre­chen­de Fort­schrit­te in Wirt­schaft, Wis­sen­schaft und Gesell­schaft erwar­tet und tech­ni­sche Lösun­gen ent­ste­hen, die die heu­ti­gen deut­lich über­tref­fen wer­den. Ich freue mich sehr, dass das ehr­gei­zi­ge Pro­jekt nun star­tet und dem Stand­ort Nord­rhein-West­fa­len die Chan­ce eröff­net, sich zu einem der wich­tigs­ten Inno­va­ti­ons­stand­or­te für Quan­ten­tech­no­lo­gie in Euro­pa zu ent­wi­ckeln. Auf­grund sei­ner Inno­va­ti­ons­kraft wird das For­schungs­zen­trum nicht nur bun­des­weit, son­dern auch inter­na­tio­nal Strahl­kraft ent­fal­ten. Das Helm­holtz Quan­tum Cen­ter kann zur Keim­zel­le für wis­sens­ba­sier­te Inno­va­tio­nen, neue Tech­no­lo­gien und Start-ups wer­den und bie­tet damit auch eine aus­ge­zeich­ne­te Basis für die Ent­ste­hung ganz neu­er, zukunfts­wei­sen­der Arbeits­plät­ze in Nord­rhein-West­fa­len. Die Koor­di­nie­rungs­stel­le Quan­ten­tech­no­lo­gien des NRW-Wirt­schafts- und Inno­va­ti­ons­mi­nis­te­ri­ums wird das Helm­holtz Quan­tum Cen­ter ger­ne mit sei­ner Exper­ti­se unterstützen.”

Weitere Informationen:

Peter Grün­berg Institut

Jülich Super­com­pu­ting Centre

Zen­tral­in­sti­tut für Engi­nee­ring, Elek­tro­nik und Ana­ly­tik (ZEA), Sys­te­me der Elek­tro­nik (ZEA‑2)

Pres­se­mit­tei­lung zum Start der euro­päi­schen For­schungs­in­itia­ti­ve “Quan­tum Flagship”: Gemein­sam zum euro­päi­schen Quantencomputer

Web­site des Quan­tum Flagship (eng­lisch)

Pres­se­mit­tei­lung zum Start der Quan­ten­com­pu­ter-Nut­zer-Infra­struk­tur JUNIQ
https://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/UK/DE/2019/2019–10-25-juniq.html

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Ste­fan Tautz
Direk­tor des Peter Grün­berg Insti­tuts, Quan­tum Nano­sci­ence (PGI‑3)
Tel: +49 (0) 2461–61 4561
E‑Mail: s.tautz@fz-juelich.de

Dr. Jan Timper
Sci­ence Office des Peter Grün­berg Instituts
For­schungs­zen­trum Jülich
Tel.: 02461 61–85482
E‑Mail: j.timper@fz-juelich.de

Pressekontakt:

Dr. Regi­ne Panknin
Unternehmenskommunikation
Tel.: 02461 61–9054
E‑Mail: r.panknin@fz-juelich.de