TU Kaiserslautern erhält sieben Millionen Euro für den Bau eines Quantencomputers

Professor Herwig Ott (v.l.n.r.), Dr. Thomas Niederprüm und Professor Artur Widera werken met hun partners aan de nieuwe kwantumcomputer. Foto: Koziel/TUK

Quantumcomputers bieden aanzienlijke voordelen in reken snelheid ten opzichte van klassieke, digitale computers. Dit is vooral relevant bij het oplossen van optimalisatieproblemen, waarbij het gaat om het berekenen van complexe zaken zoals logistieke processen. Om dit potentieel te benutten, financiert het Bundesministerium für Bildung und Forschung nu een project voor de ontwikkeling van een praktische quantumcomputer met ongeveer 25 miljoen euro. Het totale projectbudget bedraagt 29 miljoen euro. Meer dan zeven miljoen euro daarvan gaat naar de vakgroep Fysica van de Technische Universiteit Kaiserslautern (TUK).

Veel praktische rekenproblemen stuiten zelfs bij hedendaagse high-performance computers op hun grenzen. Dit blijkt bijvoorbeeld telkens weer bij optimalisatieproblemen, zoals routeplanning met veel tussenstops, de optimalisatie van geïntegreerde arbeids- en productieprocessen, het berekenen van de ideale stijgvlucht van een vliegtuig of het plannen van milieuvriendelijke logistieke processen in supply chains en overslagplaatsen.

In de wedloop om de bouw van een voor toepassingen bruikbare quantumcomputer is het de onderzoekers van de TU Kaiserslautern nu gelukt een grote doorbraak te realiseren. Zij konden een opvallend groot project voor de bouw van zo'n computer binnenhalen aan de TU Kaiserslautern. In de komende vijf jaar zullen zij samen met collega’s van de Universiteit Hamburg en het Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, evenals industriële partners, een werkende quantumprocessor ontwikkelen op basis van zogenaamde Rydberg-atomen. Het doel is om industriële relevante problemen te optimaliseren. De quantumcomputer zal staan in het nieuw gebouwde onderzoekscentrum “Laboratory for Advanced Spin Engineering” (LASE) op de campus van de universiteit.

Quantumcomputers kunnen de prestaties van traditionele computers vele malen overtreffen omdat ze heel anders werken. In plaats van klassieke bits, die ofwel de waarde 0 of 1 kunnen aannemen, gebruiken ze zogenaamde qubits, die tegelijkertijd 0 en 1 kunnen zijn. “Daardoor hebben ze een enorm potentieel om problemen aan te pakken die voor klassieke computers onoplosbaar zijn. Vooral beloven ze belangrijke problemen in logistiek en procesoptimalisatie op te lossen. Ze vormen een centrale sleuteltechnologie van de 21e eeuw,” zegt professor Dr. Herwig Ott, groepsleider aan de vakgroep Fysica van de TUK, die het project samen met zijn collega’s professor Dr. Artur Widera en Dr. Thomas Niederprüm heeft binnengehaald.

Professor Widera voegt toe: “We zijn er trots op dit toekomstgerichte project voor de stad, regio en de deelstaat Rijnland-Palts te hebben binnengehaald, dat internationale zichtbaarheid voor de locatie Kaiserslautern zal brengen. Het is een groot succes dat we de expertise in quantumtechnologie en quantumfysica, die we de afgelopen tien jaar hebben opgebouwd binnen onze speciale onderzoeksgebieden, nu kunnen inzetten voor dit zeer spannende project.” Dr. Thomas Niederprüm legt verder uit: “Met de quantumcomputer willen we testen hoe scheepvaartroutes voor goederenlogistiek of supply chains in het algemeen kunnen worden verbeterd en duurzamer gemaakt, zodat energie wordt bespaard en daarmee bijgedragen aan klimaatbescherming.”

Toekomstige toepassingsgebieden zijn onder andere het berekenen van nieuwe werkzame stoffen voor medicijnen of het optimaliseren van verzekeringsalgoritmen. “Op de lange termijn verwachten we ook een positieve invloed op de regionale industrie, omdat de quantumcomputer volledig extern kan worden bedreven en optimalisatieproblemen op veel gebieden voorkomen,” concludeert professor Ott.

Universiteitsvoorzitter professor Dr. Arnd Poetzsch-Heffter benadrukt het belang van het project: “Met de bouw van een quantumcomputer behoren we wereldwijd tot een van de weinige onderzoekslocaties die deze nieuwe technologie ontwikkelen. Dit is een uitstekende prestatie en van strategisch groot belang voor de hele locatie. Ik feliciteer alle betrokkenen van harte.” Ook professor Dr. Werner R. Thiel, vicevoorzitter voor onderzoek en technologie aan de TUK, toont zich verheugd: “Ik feliciteer de collega’s. Zij hebben de afgelopen jaren in verschillende projecten, speciale onderzoeksgebieden en ook in het door de deelstaat gefinancierde profielgebied OPTIMAS de basis gelegd. Dit begint nu zijn vruchten af te werpen.”

Het onderzoeksconsortium “RYMAX” bestaat naast onderzoekers van de TU Kaiserslautern uit wetenschappers van de Universiteit Hamburg, het Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM en industriële partners uit de sectoren laser technologie, optische technologieën, elektronica, softwareontwikkeling en logistiek.