Jülich hat ersten Quantenannealer Europas mit mehr als 5.000 Qubit

Das Jülich Supercomputing Centre möchte Quantenannealer etwa zur Unterstützung von Supercomputern einsetzen. Ein kanadisches Gerät geht jetzt in Betrieb.

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Maschinenhalle mit Quantenannealer von D-Wave

D-Waves Quantenannealer in seiner eigens errichteten Maschinenhalle in Jülich

(Bild: Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau)

Von
  • Daniel AJ Sokolov

Das Forschungszentrum Jülich hat einen neuen Quantencomputer, der in einem eigens errichteten Gebäude nun den Betrieb aufnimmt. Das Gerät unterstützt mehr als 5.000 Qubit und wurde von der kanadischen Firma D-Wave geliefert. Der Quantenannealer ist der größte Europas und Teil der Jülicher Nutzer-Infrastruktur für Quantencomputing (JUNIQ), die Forschenden in Deutschland und Europa seit Herbst 2019 Zugriff auf verschiedene Quantensysteme ermöglicht.

Quantenannealer sollen die Berechnung komplexer Kombinationsprobleme beschleunigen, in denen der Rechenaufwand mit der Anzahl der Parameter rasant ansteigt. D-Wave gibt an, dass sein Quantencomputer Rechenaufgaben mit mehr als einer Million Variablen lösen kann. Jedes Qubit soll sich mit 15 anderen verbinden können. Im Vorgängermodell D-Wave 2000Q waren nur jeweils sechs Verbindungen möglich.

Bei solchen Geräten ist aber nicht allein die Zahl der Qubits ausschlaggebend: Beispielsweise forscht IBM mit einem Quantencomputer, der nun dreistellige Qubit unterstützt, von denen aber jedes einzeln kohärent mit Mikrowellen manipuliert werden kann, ohne eine etwaige Superposition zu zerstören. D-Wave bietet tausende Qubit, die allerdings im Ensemble beeinflusst werden.

Kryostat des D-Wave Quantenannealers

(Bild: D-Wave)

Durch Betrieb und Wartung der Anlage wollen sich die Jülicher Experten nun neues Praxiswissen erarbeiten. Darüber hinaus werden sie versuchen, die Anlage mit bestehenden Supercomputern zu koppeln: "Wir untersuchen auch Möglichkeiten, das neue System in unsere Supercomputer-Infrastruktur zu integrieren, was nach unserem Wissen der erste Fall wäre, in dem ein Quantencomputer direkt mit einem Supercomputer zusammenarbeitet", sagte Professor Thomas Lippert, Direktor des Jülich Supercomputing Centre, am Montag.

Erschütterungen wären dem Betrieb der Anlage abträglich; daher wurde in Jülich ein neues, schwingungsarmes Gebäude für den Quantenannealer errichtet. Nächstes Jahr wird JUNIQ darin einen weiteren Quantencomputer einbauen. Das Land Nordrhein-Westfalen und das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützen den JUNIQ-Aufbau mit Förderungen zu je fünf Millionen Euro.

Für einen Vergleich unterschiedlicher Hardware-Technologien für Quantencomputer siehe "Blick in die Wunderkiste", c't Innovation 2020, Seite 124.

Das neue JUNIQ-Gebäude

(Bild: Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach)

(ds)