Quantencomputer Hardware

Unser Leistungsangebot

Quantencomputer übertreffen klassische Computer in ihrer Leistungsfähigkeit und erlauben hochkomplexe Berechnungen oder sichere Verschlüsselungsmethoden. Sie bieten die Chance, die Informationstechnologie um völlig neue Möglichkeiten zu erweitern.

Am Fraunhofer ILT werden mit laserbasierten Bearbeitungsverfahren – darunter z. B. die Mikro- und Nanostrukturierung mit Ultrakurzpulslasern (UKP-Lasern) oder das selektive Laserätzen (Selective Laser-induced Etching SLE) – Strukturen und Bauteilgruppen erzeugt, die sich im Bereich des Quantencomputing einsetzen lassen. Mikroskopisch dimensionierte, wellenleitende Strukturen erlauben z. B. die Kommunikation zwischen Qubits, den Recheneinheiten der Quantencomputer, mit einzelnen Photonen. Wichtige Forschungsaspekte sind hier u. a. die Verbesserung der wellenleitenden Eigenschaften von Bauteilen und die gerichtete Photon-Emission aus Qubits.

Bei der Entwicklung der Quanten-Frequenzkonverter werden z. B. PPLN-Wellenleiter eingesetzt.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Bei der Entwicklung der Quanten-Frequenzkonverter werden z. B. PPLN-Wellenleiter eingesetzt.
Eingekoppeltes Infrarotlicht in einem laserinduzierten Wellenleiter.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Eingekoppeltes Infrarotlicht in einem laserinduzierten Wellenleiter.
Optisch parametrischer Oszillator als Konzeptstudie eines rauscharmen Quantenfrequenzkonverters.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Optisch parametrischer Oszillator als Konzeptstudie eines rauscharmen Quantenfrequenzkonverters.

Für die photonische Kopplung unterschiedlicher Qubit-Systeme über weite Strecken werden Quanten-Frequenzkonverter (Quantum Frequency Converter, QFC) benötigt, die einzelne Photonen von einer Ausgangs- zu einer Zielwellenlänge konvertieren und dabei deren Quantenzustände erhalten.

Ein Schwerpunkt am Fraunhofer ILT bildet die Entwicklung effizienter und rauscharmer Quanten-Frequenzkonverter für die Anbindung von Qubits an Glasfasern. In diesem Bereich besteht eine enge Kooperation mit dem Forschungszentrum QuTech, eine Kollaboration der Technischen Universität Delft und der niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung TNO. Als Qubits kommen u. a. NV-Zentren in Diamant zum Einsatz, die Photonen mit der Wellenlänge 637 nm emittieren. Die anvisierten Zielwellenlängen für eine verlustarme Übertragung per Glasfasern liegen zwischen 1500 und 1600 nm. Spezielle QFC-Komponenten sind Schlüsselkomponenten für die Demonstration des ersten Quanteninternets, für die die Wissenschaftler des QuTech Qubits in Delft, Leiden, Den Haag und Amsterdam mittels Glasfasern zu einem gemeinsamen System verbinden werden.

Langfristiges Ziel sind Architekturen, in denen fehlertolerante Quantencomputer modular realisiert und photonisch gekoppelt sind. 

Ausgewählte Forschungsprojekte

Fraunhofer-Leitprojekt »QUILT«

Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions

Fraunhofer ICON-Projekt »QFC-4-1QID«

Low-Noise Frequency Converters for the First Quantum Internet Demonstrator

Verbundprojekt »QUEST«

Quantum Frequency Conversion of Photons Emitted by Spin Qubits to the Telecom Band

Videos

 

Video vom 4.3.2021

Die nächste Generation der Hochleistungs-UKP-Laser

Im Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS bündeln 13 Fraunhofer-Institute ihre Expertise für die Entwicklung von Lasersystemen, die mit ultrakurzen Pulsen (UKP) höchste Leistungen erreichen, und erforschen deren Einsatzpotenziale. 

 

Video vom 26.4.2019

Quantentechnologie am Fraunhofer ILT

Im Bereich der Quantentechnologie stehen wir am Beginn der technischen Umsetzung bisher ungenutzter Effekte, die neuartige Anwendungen ermöglichen. Am Fraunhofer ILT werden u. a. Photonenquellen, photonische Komponenten und Systeme für zukünftige Anwendungen der Quantentechnologie entwickelt.

Branchen

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Branchen zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Branchen-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zum Quantencomputing und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.