Quantensimulationsprojekt PASQuanS geht in die zweite Phase

Die Europäische Union fördert das Flaggschiffprojekt PASQuanS2 mit 25 Partnern unter der Leitung von Immanuel Bloch, Direktor am MPQ und Lehrstuhlinhaber an der LMU.

Das europäische Quantenflaggschiff-Projekt PASQuanS wird fortgesetzt. Unter der Leitung von Immanuel Bloch, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, werden 25 Projektpartner aus Wissenschaft und Industrie für weitere sieben Jahre intensiv daran arbeiten, die europäischen Fähigkeiten zur Quantensimulation auf die nächste Stufe zu heben. Ihr ehrgeiziges Ziel: Großangelegte programmierbare Quantensimulatoren mit bis zu 10.000 Atomen entwickeln und damit Quantenvorteile für wissenschaftliche und industrielle Probleme demonstrieren. Die EU fördert PASQuanS2 mit 16,6 Millionen Euro in den nächsten dreieinhalb Jahren.

Quantentechnologien sind auf dem Vormarsch. Ein vielversprechendes Gebiet ist die Simulation von Quantenvielteilchensystemen – die Nachahmung komplexer Quantensysteme aus vielen einzelnen Teilchen in extrem kontrollierten Modellsystemen. Sie ermöglichen die Demonstration grundlegender Effekte, z.B. in Supraleitern, und erlauben tiefe Einblicke in die Quantenmechanik dieser Systeme. Außerdem lassen sich mit ihnen vollkommen neue physikalische Systeme erschaffen.

Analoge und digitale Quantensimulatoren haben in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte gemacht und entwickeln sich von reinen wissenschaftlichen Instrumenten für Physiker zu praktischen Werkzeugen für reale Probleme und industrielle Anwendungen. Sie könnten zum Beispiel die Entwicklung neuer Materialien oder die Analyse chemischer Prozesse verbessern.

Ein Forschungsprojekt, das wesentlich zur Weiterentwicklung von Quantensimulationstechnologien und -anwendungen beigetragen hat, ist das europäische Quanten-Flaggschiff-Projekt PASQuanS, das im Jahr 2018 in der Zusammenarbeit verschiedener experimenteller und theoretischer Forschungsgruppen sowie Industriepartnern an den Start gegangen ist. Den Projektpartnern – unter der wissenschaftlichen Leitung von Immanuel Bloch, Direktor der Abteilung Quantenvielteilchensysteme am MPQ und Lehrstuhlinhaber an der LMU – ist es gelungen, Systeme mit Atomen und Ionen zur fortschrittlichsten bisher existenten Plattform für Quantensimulationen zu entwickeln. Diese erfolgreiche Mission soll nun mit der Verlängerung des Projektes PASQuanS2 fortgeführt werden. Die Europäische Union fördert PASQuanS2 mit 16,6 Millionen Euro über die nächsten dreieinhalb Jahre im Rahmenprogramm Horizon Europe.

Für die kommenden sieben Jahre haben sich die 25 Partner des Projektes – führende Experten aus Forschungsinstituten, Industrie- sowie kleinen und mittleren Unternehmen und Start-ups aus sieben EU-Mitgliedstaaten – nun erneut unter der Leitung des MPQ in dem Rahmenprojekt PASQuanS2 zusammengeschlossen, um die Hard- und Software der Quantensimulatoren für konkrete wissenschaftliche und industrielle Probleme weiterzuentwickeln. Dabei haben sie sich einem weiteren ehrgeizigen Ziel verschrieben: Bis zum Ende der Projektlaufzeit sollen verifizierte Quantensimulatoren der nächsten Generation aus bis zu 10.000 einzelnen Quantensystemen nachweislich stabil und für Endnutzer zugänglich in Betrieb sein.

"Diese Herausforderungen zu bewältigen erfordert eine konzertierte Anstrengung zwischen Experimentatoren und Theoretikern aus der Wissenschaft und den Ingenieuren aus der Industrie, einschließlich auch den Hardware- und Softwaretechnologen, die mit zukünftigen Endnutzern zusammenarbeiten", unterstreicht Projektkoordinator Immanuel Bloch. „In der ersten Phase des Projekts planen wir den Aufbau eines Ökosystems für Quantensimulationen mit Hardware-Plattformen und maßgeschneiderter Software. Damit wollen wir in der zweiten Phase des Projekts einen Quantenvorteil für akademische und industrielle Fragen und Probleme demonstrieren“.

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