Jülich opent kwantumcomputer JION voor samenwerking met supercomputers

Bij het Jülich Supercomputing Centre in Duitsland is een nieuwe kwantumcomputer officieel in gebruik genomen. De machine kreeg de naam JION, een afkorting voor 'Jülich trapped-ion quantum computer', en voerde tijdens de openingsceremonie zijn eerste publieke berekening uit. Onderzoekers en bedrijven kunnen JION vanaf nu gebruiken om te testen hoe kwantumprocessoren kunnen samenwerken met traditionele supercomputers, bijvoorbeeld bij vraagstukken in de logistiek, materiaalonderzoek, scheikunde en machinaal leren.

JION wordt onderdeel van JUNIQ, de infrastructuur waarmee Jülich verschillende kwantumsystemen koppelt aan zijn krachtige rekencentrum. Daardoor kunnen specifieke onderdelen van een berekening straks worden uitbesteed aan de kwantumprocessor, terwijl de rest gewoon op de supercomputer blijft draaien. Dit soort hybride rekenmethodes geldt als een belangrijke tussenstap naar praktisch nuttige kwantumtechnologie.

Ionen als rekeneenheid

JION slaat informatie op in elektrisch geladen ytterbium-atomen die met elektromagnetische velden in een vacuüm worden vastgehouden. Deze gevangen deeltjes fungeren als qubits, de bouwstenen van een kwantumcomputer. De techniek staat bekend als een ionenval. Anders dan bij veel concurrerende systemen hoeft deze processor niet te worden gekoeld tot temperaturen vlakbij het absolute nulpunt. In plaats daarvan gebruikt JION microgolven en zorgvuldig aangepaste magneetvelden om individuele qubits aan te sturen en met elkaar te verbinden, een methode die de onderzoekers 'MAGIC' noemen. Volgens Jülich maakt deze aanpak de besturing eenvoudiger en kan het helpen om in de toekomst grotere systemen te bouwen, al moet die opschaling nog wel bewezen worden.

De computer is ontwikkeld binnen het project EPIQ, een samenwerking tussen het Jülich Supercomputing Centre en het Duitse kwantumbedrijf eleQtron, dat voortkomt uit de Universität Siegen. De Duitse deelstaat Nordrhein-Westfalen investeerde de afgelopen viereneenhalf jaar zo'n 21 miljoen euro in het project. Naast de bouw van de machine biedt het samenwerkingsverband ook training en ondersteuning aan wetenschappers en bedrijven die ermee willen werken.

Miljoenen extra voor verdere opschaling

Tijdens de opening kondigde de deelstaat twee vervolgprojecten aan. EleQtron krijgt tot 25 miljoen euro Europese subsidie voor het project SQALING, dat de ionenval-technologie van het bedrijf moet omvormen tot compacte, chipgebaseerde systemen die geschikt zijn voor industrieel gebruik. Een tweede project, Q-STAR.NRW, krijgt eveneens tot 25 miljoen euro om een kwantumcomputer met een heel ander ontwerp aan te schaffen: een halfgeleider-systeem met tot 200 qubits, dat vervolgens ook wordt aangesloten op JUNIQ. Daarmee krijgt Jülich een tweede type kwantumhardware naast JION beschikbaar.

Met de investeringen wil de Duitse deelstaat zijn positie in de internationale race om kwantumtechnologie verstevigen. Een concrete datum waarop de systemen een aantoonbaar praktisch voordeel opleveren ten opzichte van klassieke computers, noemt Jülich niet.