Revolutionärer Quantencomputer aus Deutschland nutzt Diamantdefekte für stabile Qubits
Sylke Schmiedt
Revolutionärer Quantencomputer aus Deutschland nutzt Diamantdefekte für stabile Qubits
Deutsches Konsortium entwickelt revolutionären Quantencomputer auf Diamantbasis
Ein von Deutschland geführtes Konsortium baut einen neuartigen Quantencomputer, der Diamanten nutzt, um Informationen zu speichern und zu verarbeiten. Die Technologie verspricht längere Laufzeiten, einen kühleren Betrieb und weniger Fehler als aktuelle Modelle. Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), vereint das Projekt 28 Partner aus Wissenschaft und Industrie.
Das als SPINNING-Quantencomputer bezeichnete System setzt auf winzige Defekte in Diamanten – sogenannte Farbzentren – um stabile Qubits zu erzeugen. Erste Tests zeigen, dass es bereits die Präzision der besten heutigen Quantenprozessoren erreicht, dabei aber länger stabil bleibt.
Koordiniert wird das Vorhaben vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) und ist Teil der deutschen Initiative "Demonstrationsplattformen für Quantencomputer". Im Gegensatz zu supraleitenden Quantencomputern, die extreme Kühlung erfordern, arbeiten die diamantbasierten Qubits bei höheren Temperaturen – das verringert den technischen Aufwand und den Energiebedarf.
Forschende haben bereits zwei Sechs-Qubit-Register über eine Distanz von 20 Metern mit hoher Genauigkeit verknüpft. Das fertige System soll zunächst mindestens zwei Qubit-Register umfassen, später auf vier erweitert werden. Diese Register werden über optische Verbindungen miteinander kommunizieren, was quantenmechanische Operationen über größere Entfernungen ermöglicht.
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Die Wahl fiel auf Diamantdefekte wie NV-, SiNV-, GeV- oder SnV-Zentren, da sie Quantenzustände besonders lange stabil halten. Tests belegen, dass das Spin-Photon-Design die Ein-Qubit-Genauigkeit führender supraleitender Modelle erreicht, dabei aber seine Kohärenz länger bewahrt. Das bedeutet weniger Fehler und zuverlässigere Berechnungen.
Durch die Kombination von Festkörperphysik und Photonik will das Konsortium zentrale Grenzen der Quanteninformatik überwinden. Der Ansatz könnte großskalige Quantencomputer praktikabler und kostengünstiger machen.
Das SPINNING-Projekt hat bereits bewiesen, dass seine Kerntechnologie funktioniert: Qubit-Register wurden erfolgreich über Distanz verschränkt. Mit weiterer Entwicklung könnte das diamantbasierte System eine stabilere und effizientere Alternative zu bestehenden Quantencomputern bieten. In der nächsten Phase geht es darum, die Anzahl der Qubits zu erhöhen und die optischen Langstreckenverbindungen zu optimieren.
