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EXC 2004:  Materie und Licht für Quanteninformation (ML4Q)

Fachliche Zuordnung Physik der kondensierten Materie
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung Förderung seit 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390534769
 
ML4Q ist ein auf die Entwicklung innovativer Konzepte in der Quantencomputing-Forschung fokussierter Exzellenzcluster. Dieses Feld hat unlängst enorme Fortschritte gemacht, und Prozessoren mit bis zu einigen hundert Qubits beginnen, das Potential einer disruptiven Technologie zu demonstrieren. Allerdings bleibt die Skalierung zu Tausenden oder gar Millionen von Qubits eine für den Anwendungserfolg entscheidende Herausforderung. Das Quantencomputing hat damit eine Schlüsselphase erreicht, welche die Agenda von ML4Q definiert: die Entwicklung neuartiger Quanten-Hard- und Software, mit einem Schwerpunkt auf disruptiven Technologien, die aktuell in einem frühen Entwicklungsstadium sind, aber das Potential von Game-Changern haben. ML4Q ist ein Konsortium der Universitäten Köln, Bonn und Aachen sowie des Forschungszentrums Jülich. Es vereint komplementäre Expertise in Festkörperphysik, Quantenoptik, Device-Fabrikation und Quanteninformation. Unser Cluster deckt das gesamte Spektrum des Quantencomputings ab, von experimenteller Grundlagenforschung zu Informationstheorie. Unsere Forschung erstreckt sich über vier Qubit-Plattformen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien: supraleitende, Rydberg-, Spin- und topologische Qubits. Aufbauend auf vorangegangenen Durchbrüchen umfassen unsere Ziele die Entwicklung von Algorithmen für Quantenprozessoren, neue Konzepte für Fehlerkorrektur und verbesserte Hardware-Robustheit, den Aufbau von Connectoren für Datenaustausch zwischen und innerhalb von Chips sowie die Realisierung von Plattformen für völlig neuartige Qubits. Neben seiner wissenschaftlichen Mission spielt der Cluster eine zentrale Rolle beim Aufbau der regionalen Forschungslandschaft: Eine Kohorte von Wissenschaftler:innen im Bereich Quantencomputing, einige vormals bei Branchenriesen wie Google und Amazon beschäftigt, haben unser Team transformativ bereichert. Ein Spektrum in Jülich installierter Quantenprozessoren sowie modernste Labore für Quantenoptik und Device-Fabrikation im gesamten Netzwerk bilden eine weltweit führende Forschungsinfrastruktur. Zudem haben wir ein leistungsfähiges Ausbildungsnetzwerk für die nächste Generation von Wissenschaftler:innen aufgebaut. Auf dieser Basis planen wir nun drei weitere Schlüssel-Institutionen zur Etablierung einer hochperformanten Quantenregion Rheinland: Ein Quantum Career Center zur Förderung von Karrieren in Wissenschaft und Industrie, ein auf die sozialen Besonderheiten der Quantenwissenschaften zugeschnittenes Center for Equity, Diversity and Inclusion, und ein zentraler Hub für Softwareentwicklung und Datenmanagement. Wir sind überzeugt, dass die Kombination dieser Bemühungen eine national und international einzigartige Konstellation im kommenden Wettbewerb um die nächste entscheidende Stufe des Quantencomputings definieren wird.
DFG-Verfahren Exzellenzcluster (ExStra)
Antragstellende Institution Universität zu Köln
 
 

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