DESY tritt IBM Quantum Network bei

08.07.2022

Hamburg: DESY und IBM haben eine Vereinbarung zum Quantencomputing getroffen, mit der DESY Mitglied im IBM Quantum Network wird. DESY will die Möglichkeiten der neuen Technologie erforschen, wissenschaftliche Probleme in Zukunft auf Quantencomputern viel effizienter zu lösen und Herausforderungen anzugehen, die klassischen Computern nicht zugänglich sind. IBM hofft, dass DESY mit dieser Partnerschaft neue und wichtige Anwendungsfelder für diese aufstrebende Technologie identifizieren wird.

DESY wird zu einem sogenannten Hub im IBM Quantum Network. IBM bietet dem neu gegründeten Centre for Quantum Technologies and Applications (CQTA) bei DESY über Lizenzen Zugang zu den Quantencomputern des Unternehmens. Neben rein wissenschaftlichen Fragestellungen sollen auch Anwendungen aus der Industrie mit Quantencomputern erforscht werden. „Dies eröffnet einzigartige Möglichkeiten für die Nutzung von Quantencomputern in Wissenschaft und Industrie und legt den Grundstein für die Nutzung des zukünftigen Quantenvorteils“, betont der Leiter des CQTA bei DESY, Karl Jansen. „Das hat das Potenzial, Türen zu öffnen, die zu völlig neuartigen Entdeckungen und Möglichkeiten führen können, von denen wir heute noch nicht einmal träumen.“

Neben den erhofften Anwendungen in der Grundlagenforschung wird beispielsweise nach Fortschritten bei der Entwicklung neuer Materialien, der Lösung komplexer Logistikprobleme, neuen Ansätzen in der Batterieforschung, effizienten Wegen zur Modellierung von Finanzdaten und dem analytischen Design innovativer Medikamente gesucht.

„Als IBM Quantum Network Hub wird DESY unser Ökosystem in Deutschland weiter ausbauen und sein fundamentales Wissen in der Erforschung der Materie zur Lösung wichtiger Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Industrie einsetzen“, sagt Heike Riel, IBM Fellow und Leiterin der Quantenforschung bei IBM Research - Europe in Zürich.

Foto: Kryostat eines IBM-Quantencomputers. Auf dem in der Regel aus Gold gefertigten Kryostaten sind die Quantenbits untergebracht, die zentralen Speichereinheiten eines Quantencomputers. Sie müssen je nach Technik auf Tieftemperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden. Foto: DESY, © IBM

Als Hub kann das CQTA bei DESY auch Forschern aus der Industrie und anderen akademischen Einrichtungen Zugang zu IBMs Quantensystemen bieten. So können diese ihre Problemstellungen schon jetzt auf IBM Quantencomputern angehen.

Das CQTA eröffnet Wissenschaftlern und Ingenieuren damit die Möglichkeit, sich mit Quantencomputern vertraut zu machen und neue, effiziente Quantenalgorithmen für gezielte Anwendungen zu entwickeln. Mit dem Zugang zu IBM-Quantensystemen wird das CQTA auch ein umfassendes Trainings- und Ausbildungsprogramm anbieten, um eine neue Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren in Deutschland „quantum ready“ zu machen auf dem Weg zur Weltspitze im Quantencomputing.

„Jetzt ist genau der richtige Zeitpunkt, um Algorithmen und Methoden für ein breites Portfolio von Anwendungen zu entwickeln, um das Quantencomputing in Zukunft optimal zu nutzen“, sagt Jansen. „DESYs Zugang zu IBM Quantum ist ein entscheidender Schritt in die Zukunft, um Quantencomputing zu einem Werkzeug zu machen, das wir in unserem täglichen Leben nutzen können. Er ist auch ein strategischer Meilenstein für DESY, das Quanten-Ökosystem in Deutschland und für internationale Kooperationen.“

Erste Schritte in die Richtung der Entwicklung neuartiger Quantenalgorithmen, die am CQTA verfolgt werden, sind Fehlerabschwächungsmethoden. Diese mildern die im Moment noch existierenden Fehlerquellen (etwa Rauschen) von heutigen Quantencomputern ab. Damit soll die Konstruktion sogenannter Quantenschaltkreise optimiert werden, welche die Grundlage des Quantenrechnens bilden. 

Solche methodischen Entwicklungen konnten bisher nur mit sehr wenigen Quantenbits untersucht werden. Als Hub im IBM-Quantennetzwerk wird DESY Zugang zu universellen Quantencomputersystemen sowie zu IBM-Quantenexpertise und Softwareentwicklungswerkzeugen haben, die es dem CQTA ermöglichen, solche Entwicklungen in einem viel größeren Maßstab und damit viel näher an realen Problemen zu untersuchen. 

Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY zählt mit seinen Standorten in Hamburg und Zeuthen zu den weltweit führenden Zentren in der Forschung an und mit Teilchenbeschleunigern. Die Mission des Forschungszentrums ist die Entschlüsselung von Struktur und Funktion der Materie, als Basis zur Lösung der großen Fragen und drängenden Herausforderungen von Wissenschaft, Gesellschaft und Wirtschaft. Dafür entwickelt, baut und betreibt DESY modernste Beschleuniger- und Experimentieranlagen für die Forschung mit hochbrillantem Röntgenlicht und unterhält internationale Kooperationen in der Teilchen- und Astroteilchenphysik und in der Forschung mit Photonen. DESY ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands, und wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent von den Ländern Hamburg und Brandenburg finanziert.