Hardware- und Softwareexpert*innen entwickeln zusammen eine neue Ionenfalle.
Beschreibung
Motivation
Um mit Quantencomputern ungelöste Probleme lösen zu können, muss die Anzahl der Qubits deutlich über den aktuellen Stand der Technik erhöht werden. Auf dreidimensionalen Ionenfallen basierende Quantenprozessoren bieten aktuell die beste Kontrolle über die Qubits. Solche Prozessoren leiden jedoch darunter, dass nur eine begrenzte Anzahl Qubits individuell adressiert werden können. Sie sind somit nicht skalierbar.
Ziele und Vorgehen
Im Projekt SIQCI wird ein Prototyp einer Ionenfalle gebaut, dessen neuartiges Design größere Skalierbarkeit gestattet. Er wird aus einem Guss hergestellt und ermöglicht die Segmentierung des Prozessors in mehrere Zonen. Dies erlaubt zwar verbesserte Skalierbarkeit. Da ein solcher Quantenprozessor mit dem gängigen Quantengattermodell nicht kompatibel ist, wird als Middleware ein neuer open source Compiler entwickelt, der Prozessoren mit mehreren Prozessorzonen verwalten kann. Anschließend werden Kompiliermethoden erarbeitet, die darauf abzielen, fehleranfällige Sequenzen von Zwei-Qubit Gates durch Multi-Qubit Gates zu ersetzen. Ein Benchmark des Systems mit Hinblick auf Anwendungen mit Quantenvorteil durchgeführt und mit Konkurrenzlösungen verglichen.
Innovation und Perspektiven
Projektziel ist eine neue Quantencomputer-Architektur basierend auf Ionenfallen, die durch Hinzufügen von Prozessorzonen auf einige Hundert Qubits skaliert werden können. Die Qubits werden individuell und mit geringer Fehlerrate kontrolliert. Der Prozessor kann ohne Hintergrundwissen mithilfe eines neuen Compilers eigenständig programmiert werden.
