Algorithmische Verfahren und optimierte Hardwareansätze für den Einsatz fehlerkorrigierter Quantenrechner auf Neutral-Atom-Basis.
Beschreibung
Motivation
Die rasante Entwicklung der Quanteninformatik in den letzten Jahren hat bislang als unerreichbar erscheinende Fortschritte ermöglicht. Insbesondere werden realisierbare, großskalige Architekturen von Quantenrechnern sowie innovative Ansätze in der Theorie der Quantenfehlerkorrektur vorangetrieben. Trotz dieser Erfolge bleibt die Frage offen, wie man mit begrenzten Ressourcen die fragilen Zustände der Quanteninformation zuverlässig schützen kann. Unser Projekt bündelt umfassende Expertise aus der Grundlagenforschung, dem Hardwarebau und der Anwendung in der Simulation chemischer Prozesse sowie mathematischer Optimierungsprobleme, um nachhaltige Lösungen für den effizienten Einsatz minimaler Ressourcen zu finden. Diese innovative Herangehensweise soll den Weg für zukünftige, praxisnahe Anwendungen ebnen.
Ziele und Vorgehen
Das zentrale Ziel des Vorhabens besteht darin, die theoretischen Konzepte der Quantenfehlerkorrektur in praktikable und ressourceneffiziente Lösungen zu überführen. Hierbei sollen abstrakte Ideen durch den Einsatz fortschrittlicher algorithmischer Verfahren und optimierter Hardwareansätze in konkrete Anwendungen transformiert werden. Im Projektrahmen werden kritische Parameter wie die Anzahl der Qubits, Gatteroperationen und Ausführungszeiten gezielt minimiert. Durch den Beitrag verschiedener Partner, die etwa an der Kompression molekularer Hamiltonian- Darstellungen und hybriden Optimierungsstrategien arbeiten, wird der Grundstein für einen realitätsnahen Einsatz fehlerkorrigierter Quantenrechner gelegt. Die integrative Zusammenarbeit aller Beteiligten sichert dabei eine kontinuierliche Optimierung der Konzepte und stärkt die Verbindung zwischen Theorie und praktischer Umsetzung.
Innovation und Perspektiven
Das Konsortium vereint führende Experten der Quanteninformatik, die ihre komplementären Stärken nutzen, um innovative Lösungsansätze zu entwickeln. So fokussiert Covestro auf die Optimierung algorithmischer Methoden für frühzeitige, fehlerkorrigierte Systeme, während Quantagonia neuartige Strategien für kombinatorische Optimierungsprobleme erarbeitet und klassische mit quantenbasierten Verfahren geschickt verknüpft. Parallel dazu fördert die Freie Universität Berlin die Entwicklung maßgeschneiderter Quantenfehlerkorrekturverfahren, die experimentelle sowie praktische Anforderungen in Einklang bringen. Die enge Zusammenarbeit und der kontinuierliche Austausch eröffnen darüber hinaus neue Wege zur Integration theoretischer Erkenntnisse in reale Systeme und bieten vielversprechende Perspektiven, um die technologische Weiterentwicklung nachhaltig zu beflügeln.
