de.wedoany.com-Bericht: Das niederländische Quantenforschungszentrum QuTech (eine gemeinsame Einrichtung der Technischen Universität Delft und der Niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung) hat kürzlich den neuartigen supraleitenden Quantencomputer Tuna-17 in Betrieb genommen und über die öffentliche Cloud-Plattform Quantum Inspire weltweit für Nutzer zugänglich gemacht. Dieser Prozessor bietet Forschern, Ingenieuren und Pädagogen uneingeschränkten Zugang zu echter physikalischer Quantenhardware. Die Veröffentlichung ist die dritte Systemversion innerhalb eines 12-monatigen Entwicklungszyklus, nachdem zuvor die Prozessoren Tuna-5 und Tuna-9 bereitgestellt wurden. Eine größere 28-Qubit-Variante, Tuna-28, wird folgen. Die aktuelle Version zielt darauf ab, eine hochgradig standardisierte Betriebsbasislinie zu etablieren.
Der Tuna-17-Prozessor verwendet ein planares Layout und integriert 17 supraleitende Qubits sowie 24 abstimmbare Koppler. Das Hardware-Design wurde vom DiCarlo-Labor von QuTech entwickelt und ist speziell für die Ausführung von Multi-Qubit-Quantenfehlerkorrekturprotokollen (QEC) und Surface-Code-Logikgattern ausgelegt. Durch die Integration abstimmbarer Koppler kann das System die Kopplungsfrequenzen zwischen den Qubits dynamisch anpassen und so parasitäre Zuschauereffekte sowie Restübersprechen während paralleler Gatteroperationen unterdrücken. Diese Hardware-Optimierungsstrategie wurde detailliert in einem vom Team in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlichten Artikel beschrieben, der den Titel trägt: „Optimierung der Frequenzplatzierung abstimmbarer Koppler in einem Circuit-QED-Prozessor zur Minderung von Zuschauereffekten auf Quantenoperationen".
Im Gegensatz zu geschlossenen kommerziellen Quantencomputing-Stapeln erzwingt die Tuna-Plattform offene Architekturstandards in der gesamten europäischen Wertschöpfungskette. Sämtliche Komponenten stammen von der zu 100 % europäischen Open-Architecture-Alliance mit Sitz in Delft. Der Prozessor unterstützt universelle Gattersätze, automatische Selbstkalibrierungsroutinen, Echtzeit-Leistungsaufzeichnung und Messfunktionen während des Schaltkreislaufs – alles entscheidende Hardware-Funktionen für aktive Fehlerminderung, bedingte Logikverzweigung und Algorithmen zur Faktorisierung mit geringer Tiefe. Die Cloud-Schnittstelle integriert Open-Source-Softwarepakete wie Qiskit und PennyLane. Nutzer können über Quantum Inspire kostenlos auf die Hardware zugreifen, mit bis zu 100.000 Abtastungen pro Charge, und hybride verrauschte Quantenalgorithmen mittlerer Größenordnung (NISQ) bereitstellen, ohne den vorhandenen Codebasis ändern zu müssen.
Die Montage und der Betrieb des Tuna-17 wurden von mehreren Einrichtungen innerhalb des Delfter Quantentechnologie-Clusters unterstützt. QuTech und die TU Delft waren für das grundlegende Design der Quantenverarbeitungseinheit (QPU), die Reinraum-Lithografie-Fertigung und die Verwaltung des öffentlichen Cloud-SDK verantwortlich; TNO stellte die Mikrokompilierungs-Infrastruktur bereit und entwickelte gemeinsam die Basis-QPU-Geometrie; Orange Quantum Systems lieferte das spezielle Quantenbetriebssystem und die automatische Kalibrierungssoftware; Qblox fertigte die hochdichte Mikrowellen-Steuerelektronik und Pulsgenerierungs-Hardware; Delft Circuits installierte das hochdichte Tieftemperatur-HF-Kabelarray mit geringer Wärmelast; QuantWare stellte spezielle Wanderwellen-Parameterversstärker und Sub-Kelvin-Tieftemperatur-Verpackungsmodule bereit.
Die Anlage wurde teilweise von der HectoQubit-Allianz (im Rahmen des Quantum Delta NL Phase-2 CAT-1-Rahmenwerks) finanziert und dient als Betriebs-Hardware-Demonstrator des EU-Flaggschiffprojekts OpenSuperQPlus. Durch die Einrichtung einer Abteilung für offene Architektursystemintegration in Delft zielt die Allianz darauf ab, Laborprototypen in industrielle Standard-Multivendor-Komponenten umzuwandeln. Dieser Ansatz sichert die technologische Souveränität Europas in der halbleiterbezogenen Fertigung und fördert gleichzeitig die Ausbildung von Fachkräften im Bereich der Quanteninformationstechnologie durch den Einsatz dieser Hardware in Graduiertenkursen der TU Delft.
