Am Forschungszentrum Jülich wurde ein Quantencomputer mit 100 Qubits installiert, das erste Mal als Teil des Projekts HPCQS wird hier eine Hybrid-Architektur mit klassischen Superrechnersystemen verwendet. Diese Technik nutzt neutrale Atome und pflanzt damit die Flagge für neue Möglichkeiten in Bereichen wie Pharmazie, Cyber-Sicherheit sowie Simulationsprozessen.
Inhaltsübersicht
Einleitung
Technologischer Grundlage: Neutrale Atome, Kontrolle von Qubits sowie die Hardware-Architektur
Hybride Lösungen sind der Gewinner: Eingliederung in das Superrechnersystem und die Softwared Plattformen
Herrschaft der Technologie: Europas wichtige Vorteile und Schwierigkeiten
Fazit
Einleitung
Einen Augenaufschlag voller Bedeutung erlebte der 3. Dezembner 2024, an dem das 100-Qubits-Quantencomputer-System erstmals am Forschungszentrum Jülich in Betrieb ging – dies ist eine bahnbrechende Errungenschaft für Europa, basierend auf neutralen Atomen. Das System stammt von Pasqal, einem französischen Unternehmen, und wird Teil des paneuropanischen Projekts namens HPCQS. Dabei geht es weniger nur um Leistungsfähigkeit; vielmehr deutet sich hier ein grundlegender Umstieg zur Technik an: Klassische sowie Quantenhochleistungsrechner sind kombiniert worden, was durch eine hybride Architektur möglich geworden ist und spannende Möglichkeiten sowohl in der Industrie als auch in wissenschaftlichen Bereichen erschließt. Darüber hinaus symbolisiert dieses Vorhaben einen wichtigen strategischen Fortschritt hin zu größerer Selbstständigkeit Europas im internationalen Wettrüsten um die Quantumtechnologie. In diesem Beitrag erhalten Sie Einblicks in spezifisch technische Details dieser Innovation, erkundigen sich über deren Herstellungsprobleme und erfassen den bedeutenden Platz des Zentrums Jülich als führendes Kompetenzzentrum im Bereich Quantentechnologie.
Technisches Zentrum: Neutralere Atome, Kontrolle von Qubits sowie die Hardwarestruktur
Das Herzstück des neu entwickelten 100-Qubits-Quantencomputers in Jülich ist eine außergewöhnlich elegante Technologie: neutrale Atome , eingefangen in optischen Fallen Diese Fallen - genau justierte Laserstrahlen - halten einzelne Atome suspendiert in Gitterschichten, ähnlich wie Perlen auf einem durchsichtigen Lichtnetz. Jedes dieser Atome agiert als Qubit. Qubit ,durch gezielt eingesetzte Laserimpulse in verschiedene Quantenzustände übergehen kann.
Im Gegensatz zu etablierten Konzepten wie supraleitenden Qubits , die auf komplizierten Nanosystemen und äußerst niedrigen Temperaturen beruhen, bieten neutralisierte Atome zahlreiche Vorzüge. Diese Systeme zeichnen sich durch ihre Natürlichkeit aus: frei von elektrischer Ladung , was es weniger empfindlich gegenüber externen Störungen werden lässt. Das Ergebnis ist eine reduzierte Anfälligkeit für Fehler pro Operation – ein entscheidender Aspekt beim Ausbau des Systems.
Und skaliert wird dieses Verfahren: Die Atome können problemlos im Raum positioniert werden, wodurch die Struktur grundsätzlich modulartig bleibt. Im Gegensatz zu supraleitenden Schaltungskreisen, bei denen man schnell physische Begrenzungen erreicht, bieten optische Gitter eine hohe Qubit-Dichte mit geringem technischen Mehraufwand. Diese Merkmale verleihen dem Gerät seine Besonderheiten. Pasqal neutral Atome -Techologie als ein vielversprechender Baustein zukünftigen Entwicklungen zu werden Hybrid-Quantenarchitekturen .
Verbunden mit vorhandenen Supercomputern wie dem JURECA DC über das HPCQS Projekt Dieses System trug maßgeblich dazu bei, dass technologischen Souveränität Europas bei. Denn egal ob Quantencomputing für Pharma , physikalische Simulationen oder Quantencomputer in der Cybersicherheit - Ohne solide, steuerbareHardware bleibt alles nur Theorie. Hier in Jülich geht es jedoch von derTheorie in diePraxis über.
Hybride Lösungen sind der Schlüssel: Eingliederung in das Superrechnersystem und die Software-Plattformen
Der Zusammenhang mit dem 100-Qubit-quantencomputing Quantencomputer Jülich und dem klassischen Superrechner JURECA DC Es handelt sich nicht um einen symbolischen Schulterschluss, sondern um den technischen Eckstein des europäischen HPCQS Projekts Das Ziel besteht darin, die einzelnen Stärken möglichst effektiv zusammenzuführen: präzise Quantenoperationen stehen neben einem gewaltigen Rechnerkapazität im Petaflopsbereich. Die Integration der beiden Systeme geschieht durch maßgeschneiderte Schnittstellen, bei denen vor allem verzögerungsarm vermittelnde Links verwendet werden, damit Daten mit minimalem Aufschub getauscht werden können.
Auf der Software-Seite wird eine angepasste Stapelstruktur verwendet: Die Steuerungssoftware dient als Brücke zwischen herkömmlichem Code und Quantenorakten, wobei Aufgaben flexibel über verschiedene Architekturen verteilt werden. Derzeit sind diese Programme noch im Entwicklungsprozess – zahlreiche Module formieren sich schrittweise durch engmaschige Zusammenarbeit untereinander während des Iterationszyklus. Pasqal , dem Jülicher Supercomputing Centre und das HPCQS-Konsortium. Mindestens zum vorgesehenen Start der Operation im Juni 2025 Soll die Plattform bereit für erste hybride Anwendungen sein?
Die Entwicklung hybrider Systeme erfordert aktuell immer noch besonderes Fachwissen: Die Entwickler müssen wissen, für welche Aufgaben es sich lohnt, daran zu arbeiten. Pasqal neutral Atome -Die Architektur zur Auslagertechnik von Quantensimulationen – normalerweise sehr verflochtene Systeme. Das Hauptproblem hierbei besteht in der Fehlerkorrektur. Obwohl neutral geladene Atome im Vergleich zu anderen Qubits einige Vorzeichen aufweisen, sind sie bisher immer noch nicht absolut fehlerfrei. Deshalb forschen Wissenschaftler weiter an den Schichten des Softwarebaus, um solche Fehler feststellen und korrigieren zu können – gelegentlich ohne menschliche Einmischung, häufig aber auch durch manuelle Korrekturen.
Die Quanten-HPC Integration In Jülich wird der Grundstein gelegt für konkret anwendbare Lösungen. Quantencomputing Pharma und Quantencomputer Cybersicherheit Und: In Long runstärkt es sie. technologische Souveränität Europas – Kein Sprint, sondern definitiv die passende Strecke für ein längeres Rennen.
Herrschaft der Technologie: Europas Chance und ihre Schwierigkeiten
Die digitale Selbstbestimmung hat in Zeiten geopolitischer Unsicherheit weit mehr Bedeutung als nur ein beliebiger Slogan – es handelt sich um eine notwendige politische Maßnahme. Das neue 100-Qubit-Quantencomputersystem Kürzlich am Forschungszentrum Jülich aufgestellt, stellt dies sowohl eine technologische als auch strategische Wichtigmach dar. Hier experimentiert Europa nicht nur mit Bits und Atomen, sondern verwendet ein Werkzeug zur Umsetzung von Innovationen. technologische Souveränität .
Das Gerät, das von Pasquale entwickelteHardware, die darauf abgestimmt ist, neutralen Atomen Erlaubt dies eine Erweiterung der Quantenbits mit relativ guter Fehlertoleranz. Dennoch spielt die Umgebung eine Schlüsselrolle dabei: Das Hybrid-Quantenarchitektur befindet sich tief in der Supercomputing-Infrastruktur von JURECA DC integriert – ein Hauptanliegen davon HPCQS Projekts ,, wobei Quantencomputer und Hochleistungsalgorithmen eng voneinander abhängig sind. Dadurch entsteht ein ganz neuartiges Ökosystem für Berechnungen."
Anwendung mit Sogwirkung
- Pharmaindustrie: Durch Quantencomputing in der Pharmaforschung Können molekulare Wechselwirkungen genauer modelliert werden – zum Beispiel im Bereich der Entwicklung von Arzneimitteln für seltene Erkrankungen? Hier könnte es einen deutlichen Vorteil geben.
- Cybersicherheit: Der Quantencomputer in Cybersicherheitsanwendungen Eröffnet neue Möglichkeiten für die Post-Quanten-Kryptografie und zur Entschlüsselung von bislang unsichererenVerschlüsselungssystemen.
- Wissenschaft: Komplexe physikalische Modelle, wie zum Beispiel in der Materialforschung oder bei der Kernfusion, benefiten von der Quanten-HPC Integration .
Rolle des EuroHPC JU und zukünftige Perspektiven
Die europäische Supercomputing-Organisation EuroHPC JU fungiert sie als strukturgebender Akteur – aber ihre Funktion muss sich weiter ausbauen: vom Bereich der Infrastrukturfinanzierung hin zur strategischen Koordination von Wissen, Bildungsmaßnahmen und Normsetzung. Es wird entscheidend sein, technische Fortschritte in praktische Anwendungen umzusetzen – und dies sollte schnell geschehen. Schließlich testet man im Quantronium in Jülich noch, während andere bereits Forschung für Systeme mit bis zu 1.000 Qubits betreiben.
Fazit
Pasquals Quantencomputer in Jülich repräsentiert weit mehr als lediglich technologisches Fortschrittspotential; er symbolisiert die Fähigkeit Europas, auf dem globalen Markt der Zukunft autonom zu handeln. Dank seiner hybriden Architektur, welche klassisches Supercomputing integriert, wird das Potenzial des Quantencomputings erstmalig für praktische Einsatzgebiete erschlossen und strategisch nützlich gemacht. Diese Einrichtung verdeutlicht, wie Ernst Europa seine digitale Selbständigkeit nimmt - und aktiv fördert. In den nächsten Monaten stehen einige wichtige Schritte an: Bis zum vollen Start im Juni 2025 muss sichergestellt werden, dass sowohl die Softwaresysteme als auch die Steuerungs- sowie Fehlerkorrektureinheiten weiter optimiert sind. Dennoch liegt bereits heute der Fundamentstein dafür, um neuartige Industrieapplikationen, wissenschaftliche Einsichten und eine Technologieperspektive jenseits der Abhängigkeit von nicht-europäischen Technologielieferanten zu schaffen.
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Zuwachs für Europas Quantencomputer-Infrastruktur
Erhöhung des Budgets für die Quantencomputertechnologie-Einrichtungen in Europa – Helmholtz Blogs
Europa's Neuigkeit: 100-Qubits-Quantencomputer in Jülich installiert
Konzeption der Handlung für Quantentechnologien – Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (PDF)
Zuwachs für Jülicher Quantencomputer-Infrastruktur
Warum dieser Quantencomputer ein großer Hoffnungsanker für Europa darstellt
Quantentechnologien – Vorhaben 2022 – Fraunhofer-Gesellschaft
Deutschlands erstes hybrides Quantencomputersystem befindet sich im Leibniz-Rechenzentrum.
Zusammenarbeit der Goethe-Universität: Neu entwickeltes Quantensystem mit bis zu 10 Qubits am Forschungszentrum Jülich
Quantencomputer am Forschungszentrum Jülich
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