Anwendungsorientierte Quanteniformatik
Das Quantencomputing hat das Potenzial, Berechnungen und Simulationen auszuführen, die von klassischen Rechnern aufgrund von Skalierungseffekten auch in Zukunft nicht gelöst werden können. Kurz- und mittelfristig verfügbare „noisy intermediate-scale quantum computer“ (NISQ) müssen allerdings erst zeigen, bei welchen praxisrelevanten Problemen („Use Cases“) sie einen Vorteil liefern können. Daher unterstützt das BMBF mit der Maßnahme „Anwendungsorientierte Quanteninformatik“ Projekte, die den Nachweis praktischer Anwendervorteile durch die Nutzung eines Quantencomputers erbringen oder zumindest die Grundlagen hierfür erschließen und die benötigten Ressourcen abschätzen.
Hier startet HYBRID++. Das Projekt entwickelt ein konzertiertes Programm anwendungsorientierter Quanten-klassischer Algorithmen, speziell im Bereich des maschinellen Lernens und der Optimierung. Hierbei konzentriert sich das Projekt auf konkrete Anwendungsfälle aus der Automobil-Produktion. Als Anwendungsfälle sollen durch maschinelles Lernen unterstützte Scheduling‐Probleme und verschiedene Prozesssimulationen dienen. Konzeptionelle Fragen und die Kompatibilitätserprobung gegenwärtiger Hardware mit theoretischer Methodik stehen hierbei im Fokus.
Wissenschaftliche Vorprojekte
Zur Bewertung von Ergebnissen der Grundlagenforschung bezüglich ihres Marktpotenzials sind wissenschaftlich-technische Vorarbeiten notwendig. Mit der Maßnahme „Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro): Photonik und Quantentechnologien“ fördert das BMBF Vorprojekte mit dem Ziel, wissenschaftliche Fragestellungen im Hinblick auf zukünftige industrielle Anwendungen in der Photonik und Quantentechnologie zu untersuchen. Sie sollen die bestehende Forschungsförderung ergänzen und eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und industriegeführter Verbundförderung schlagen. Hier starten zwei neue Projekte:
QLaser‐A realisiert ein neues Konzept zur Herstellung von stark gequetschten Vakuumzuständen des Lichts. Der Ansatz basiert auf Resonatoren, die jeweils auf mehrere Wellenlängen angepasst sind, um die Notwendigkeit von UV‐Licht zu umgehen. Damit wird eine „opto‐atomare Quantenkorrelationstechnologie“ mit neuen Anwendungen in der Quantensensorik und Quanteninformationsverarbeitung ermöglicht.
ADOC erforscht Diamant als Materialplattform für ultra-stabile Laserresonatoren. Das Vorhaben entwickelt skalierbare diamantbasierte Verbundmaterialien für die Anwendung in All Diamond Optical Cavities (ADOC). Durch die Eigenschaften von Diamant kann bei gleichzeitiger Miniaturisierung eine für diverse Anwendungen in den Quantentechnologien essentielle Frequenzstabilitätssteigerung erzielt werden.
Quantum International
Mit der Maßnahme „Quantum International – Internationale Kooperationen in den Quantentechnologien“ unterstützt das BMBF sowohl anwendungsorientierte, internationale Verbundprojekte in den Quantentechnologien als auch Projekte zur gezielten Kooperation zwischen unterschiedlichen Ausbildungs- und Weiterbildungssystemen in diesem Bereich. Ziel ist, deutsche und internationale Forschungspartner aus Wissenschaft und Wirtschaft mit komplementärer Spitzenexpertise zusammenführen sowie deutsche und internationale Fachkräfte für die Anforderungen der Quantentechnologien zu begeistern, sie aus- und weiterzubilden.
Im Rahmen dieser Maßnahme startet TUF‐ToPiQC. Das Vorhaben erforscht eine Plattform für fehlertolerantes photonisches Quantencomputing. Hierzu wird Dünnschicht-Lithiumniobat zusammen mit einer Feed‐forward‐Steuerung und einer schnellen Ausleseelektronik genutzt. Die Skalierbarkeit photonischer Quantentechnologien wird durch die Kombination von Hardware‐, Integrations‐ und Softwareinnovationen erheblich verbessert, die Leistung durch eine innovative Materialplattform, die Ausleseelektronik sowie die Integration hochentwickelter Komponenten deutlich gesteigert.
Quantum Futur III
Das BMBF unterstützt mit der dritten Runde der Maßnahme „Nachwuchswettbewerb Quantum Futur“ exzellente Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler beim Aufbau einer eigenen und unabhängigen Nachwuchsgruppe, die sich mit neuen interdisziplinären Forschungsansätzen in den Quantentechnologien zweiter Generation auseinandersetzt. Dabei sollen sie das wissenschaftliche Profil der beantragenden Institution im Hinblick auf die „Quantentechnologien“ abrunden beziehungsweise bestehende Schwerpunkte exzellent ergänzen.
Im April startet hier das Projekt EQuIPS. Es entwickelt Software zur effizienten Steuerung von Quantencomputern und einen mit minimalem Ressourcenaufwand stabilisierten Quantenprozessor. Hierzu werden effiziente und robuste Kalibrationsprotokolle erstellt und Quantenprozessoren mit Sensorik ausgestattet, die ihre Stabilität nachhaltig verbessert. Diese Entwicklungen sollen wesentlich dazu beitragen, einen nutzbaren und effizienten Quantencomputer zu verwirklichen.
Alle weiteren gefördeten Projekte finden Sie in unserer Projektübersicht.