Ionenfallen-Qubits

Die erste Implementierung eines Quantengatters, der grundlegenden Quantenschaltung eines Quantencomputers, wurde mit Ionen realisiert, die in sogenannten Ionenfallen gehalten werden. Die Forschung ist mit diesem Ansatz bereits weit fortgeschritten. Im Labor werden routinemäßig 20 bis 50 Qubits verwendet und Unternehmen bieten gebrauchsfertige Systeme auf Rack-Basis an.

Bei diesem Ansatz sind die Qubits in einzeln adressierbaren, gekühlten Ionen kodiert, die in einem elektrischen Potential gefangen sind. Quantengatter werden durch lokale Laserpulse unterschiedlicher Frequenz und Länge realisiert, die eine kohärente Manipulation des Zustands der einzelnen Ionen ermöglichen. Der Hauptvorteil dieser Plattform ist die große Anzahl möglicher Rechenoperationen aufgrund einer relativ langen Dekohärenzzeit und kurzer Operationszeiten.

Im Rahmen des Munich Quantum Valley werden die Wissenschaftler:innen die langjährige Erfahrung mit dieser Hardware-Technologie nutzen, um sie als Testumgebung für die Integration eines Quantencomputers in eine Supercomputing-Umgebung zu verwenden. Anhand eines Trapped-Ion-Quantencomputers sollen die allgemeinen Anforderungen an hybrides Quanten- und Hochleistungsrechnen identifiziert und adressiert werden. Darüber hinaus werden die Forschungen zum fehlertoleranten Quantencomputing und dessen Realisierung mit Ionenfallen vorangetrieben.