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ATIQ: Entwicklung von anwendungsreifen Quantencomputern auf Basis von gefangenen Ionen

AMO GmbH ist einer der Partner des Projekts „ATIQ –  Quantencomputer mit gespeicherten Ionen für Anwendungen“, einer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Großinitiative mit dem Ziel, die erste Generation zuverlässiger, benutzerfreundlicher und rund um die Uhr verfügbarer Quantencomputer-Demonstratoren auf Basis der Ionenfallen-Technologie zu entwickeln.

Quantencomputer versprechen eine noch nie dagewesene Rechenleistung für bestimmte Aufgaben. In den letzten Jahrzehnten gab es enorme Fortschritte auf diesem Gebiet, aber die Realisierung eines programmierbaren, universellen Quantencomputers bleibt immer noch ein sehr ehrgeiziges und langfristiges Ziel. Umgekehrt werden heute kurz- und mittelfristig besonders große Chancen in der Kombination von klassischem Hochleistungsrechnen und einem Quanten-Coprozessor gesehen, der auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten ist, z. B. Simulationen in der Quantenchemie oder die Bewertung von Kreditrisiken im Finanzwesen.

Eine der fortschrittlichsten Plattformen für das Quantencomputing ist heute die Ionenfallentechnologie.  Die aktuellen Systeme sind jedoch komplexe Labormaschinen, die von hochqualifiziertem Personal gewartet und kalibriert werden müssen. Ziel des Projekts ATIQ ist es, diese Technologie so zu optimieren, dass ein 24/7-Betrieb mit hoher Rechengenauigkeit möglich ist, und eine Benutzeroberfläche zu entwickeln, die es auch externen Nutzern ermöglicht, ihre Quantenalgorithmen auf den neuen Maschinen auszuführen. Diese Art von Optimierungen könnte es außerdem ermöglichen, die Größe der Quantendemonstratoren von anfänglich 10 auf schließlich mehr als 100 Qubits zu erhöhen.

Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, bringt ATIQ die führenden Gruppen in der Ionenfallenforschung an der Leibniz Universität Hannover / PTB Braunschweig, an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und an der Universität Siegen sowie Forschungseinrichtungen und starke Industrie- und Technologiepartner zusammen. „Wir wollen gemeinsam den nächsten großen Schritt machen. ATIQ soll der Kristallisationspunkt für ein deutsches Ökosystem der Ionenfallen-Quantentechnologie sein, das Technologiepartner, Wissenschaft und Anwender zusammenbringt und zu relevanten kommerziellen Verwertungen führt“, sagt der Projektkoordinator Professor Christian Ospelkaus von der Leibniz Universität und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) Braunschweig.

“AMO, RWTH Aachen University und Black Semiconductor sind drei der “Technologiepartner“ des Projekts.  Ganz in diesem Sinne wenden wir unsere Ingenieurssichtweise auf das Gebiet des Quantencomputings an”, sagt Prof. Max Lemme, Inhaber des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente an der RWTH Aachen University und wissenschaftlicher Direktor der AMO GmbH. “Wir bringen konkret unsere Expertise in der Entwicklung photonischer Chips mit neuartigen Spezifikationen ein. Wir werden den photonischen Teil eines Chips entwickeln, mit dem die gefangenen Ionen auf einfachere und zuverlässigere Weise kontrolliert werden können als das heute im Labor möglich ist. Ich bin begeistert, an so einem großen und ehrgeizigen Projekt mitwirken zu können.“

Das Verbundprojekt „ATIQ – Quantencomputer mit gespeicherten Ionen für Anwendungen“ ist Teil der BMBF-Fördermaßnahme „Quantencomputer-Demonstrationsaufbauten“. Das Projekt begann am 1. Dezember 2021, läuft 5 Jahre und das Projektvolumen beträgt 44,5 Mio. Euro inklusive Eigenanteilen der beteiligten Unternehmen. Insgesamt sind die Kompetenzen von 25 Partner in ATIQ gebündelt und koordiniert an der Leibniz Universität Hannover. Partner sind die Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Universität Siegen, TU Braunschweig, RWTH Aachen University, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Fraunhofer-Gesellschaft, die Unternehmen AMO GmbH, AKKA Industry Consulting GmbH, Black Semiconductor GmbH, eleQtron GmbH, FiberBridge Photonics GmbH, Infineon Technologies AG, JoS QUANTUM GmbH, LPKF Laser & Electronics AG, Parity Quantum Computing Germany GmbH, QUARTIQ GmbH, Qubig GmbH und die TOPTICA Photonics AG. Assoziierte Partner sind AQT Germany GmbH, Boehringer Ingelheim, Covestro AG, DLR-SI, Volkswagen AG und QUDORA Technologies GmbH.

PERSEPHONe: Einsatz von Perowskiten für die integrierte Photonik

AMO GmbH ist Partner des neu gestarteten Trainingsprogramms für junge Forscher PERSEPHONe (PERovskite SEmiconductors for PHOtoNics). Gefördert durch das Marie Skłodowska-Curie Programm mit einem Budget von 3,75 Millionen Euro, hat PERSEPHONe das doppelte Ziel, die technologische Basis einer neuartigen photonischen Plattform auf der Basis von Metallhalogenid-Perowskit-Halbleitern zu entwickeln und gleichzeitig eine neue Generation von Forschern mit erstklassigen Fähigkeiten auf diesem Gebiet auszubilden. [weiterlesen »]

Piotr Cegielski erhält den JRF Dissertationspreis

Die Johannes-Rau-Forschungsgemeinschaft (JRF) hat in 2019 den JRF-Dissertationspreis ins Leben gerufen. Der mit 2.000 Euro dotierte Preis fördert den Nachwuchs innerhalb der JRF und den Wissenstransfer aus der universitären Forschung in die Praxis. Der erste Preisträger im Jahr 2020 war Dr. Piotr Cegielski für seine bahnbrechende Doktorarbeit über integrierte Laser auf Perowskitbasis für die Silizium-Photonik. [weiterlesen »]

Ein neues Paradigma für THz-Energiesammler auf der Grundlage von Graphen

Zukunftsweisende Konzepte wie Wearable Electronics und das Internet der Dinge treiben die Suche nach Low-Power-Elektronik und Energy Harvesting auf Bauelement- oder Chip-Ebene voran. Forscher der AMO GmbH, der RWTH Aachen, der Chalmers University und der Bergischen Universität Wuppertal haben nun einen neuartigen flexiblen Energy Harvester entwickelt, der gute Aussichten für die Stromversorgung von tragbaren und konformen Geräten bietet. [weiterlesen »]

Eine clevere Art, Graphen zu schützen

In den letzten zehn Jahren der Graphen-Forschung ist deutlich geworden, dass die Oberfläche von Graphen vor äußeren Verunreinigungen geschützt werden muss, um seine außergewöhnlichen elektronischen Eigenschaften zu erhalten und sie für neuartige Bauelemente nutzen zu können. Die Abscheidung von dielektrischen Materialien auf Graphen ist daher ein wesentlicher Schritt bei der Herstellung von elektronischen und photonischen Bauelementen auf Graphenbasis. [weiterlesen »]

Ende einer Ära, AMO‘s Windkraftanlage ANIMA wird abgebaut

Einst ein Pionier in Aachen, hat nach 26 Jahren die „Seele“ der AMO (ANIMA: Italienisch für Seele) ausgedient. Die für lange Zeit größte Windkraftanlage, die auf einem Hochschulgelände in Europa in Betrieb genommen wurde, war eine der ersten Anlagen im Stadtgebiet Aachen. Finanziert wurde sie aus Strukturhilfemitteln der EU zur langfristigen Förderung von Forschung und innovativen Konzepten. Betreiber der Anlage war die gemeinnützige AMO GmbH, die schon früh damit begonnen hatte, nach Alternativen zu konventionellen Energiekonzepten zu suchen. Ein bedeutendes Ziel war es, so einen Teil der für die Forschung benötigten Energie selbst zu erzeugen. [weiterlesen »]