Fujitsu hat einen bedeutenden Meilenstein auf dem Weg zum praxistauglichen Quantencomputing erreicht: Der japanische Technologiekonzern pr\u00e4sentiert den nach eigenen Angaben weltweit ersten funktionsf\u00e4higen Prototypen eines Diamant-Spin-Quantencomputers, der auf photonischen integrierten Schaltungen mit Zinn-Fehlstellenzentren (SnV-Zentren) basiert. Diese Kombination markiert einen entscheidenden Schritt hin zu skalierbaren, modularen Systemen, die nicht mehr auf extreme K\u00fchlung angewiesen sind.<\/p>\n
Die Kerntechnologie des Prototyps, der bei relativ milden -271,6 Grad Celsius arbeitet \u2013 im Vergleich zu -273,13 Grad bei supraleitenden Systemen \u2013, k\u00f6nnte die praktische Anwendung der Quantencomputer signifikant beschleunigen. Fujitsu zeigt damit, dass der Diamant-Spin-Ansatz nicht nur theoretisch vielversprechend ist, sondern auch in einer realen Umgebung gesteuert werden kann.<\/p>\n
Um den Prototyp zu realisieren, entwickelte Fujitsu in Zusammenarbeit mit der Delft University of Technology und QuTech drei fundamentale Technologien, die das Herzst\u00fcck des Systems bilden.<\/p>\n
Das Herz des Chips sind zinn-ionenimplantierte Diamantsubstrate, die mit Aluminiumoxid- und Siliziumdioxid-Substraten verbunden werden. Eine spezielle D\u00fcnnungstechnik reduziert die Dicke der Diamantschicht von mehreren hundert Mikrometern auf nur noch wenige hundert Nanometer. Erst diese extreme Miniaturisierung macht die Substrate f\u00fcr den Einsatz in skalierbaren Quantencomputer-Chips geeignet und erlaubt eine effiziente optische Anbindung.<\/p>\n
Das Unternehmen entwickelte eine Fertigungstechnologie f\u00fcr photonische integrierte Schaltungen. In diese werden die Diamantkristalle mit SnV-Zentren in optische Wellenleiter aus Aluminiumoxid integriert. Diese Wellenleiter sind im sichtbaren Spektralbereich transparent. Die emittierten einzelnen Photonen der SnV-Zentren werden beim Auslesen der Qubits effizient extrahiert. Fujitsu nutzte f\u00fcr die Bearbeitung des Diamanten kritische Ergebnisse aus der gemeinsamen Forschung mit der University of Tokyo.<\/p>\n
Der Diamant-Spin-Ansatz nutzt eine Kombination aus Licht, Mikrowellen und Hochfrequenzwellen, um die Qubits zu steuern. Daf\u00fcr entwickelte Fujitsu einen Mechanismus, der die abstrakten Quantengatter eines Quantenschaltkreises in konkrete Steuersequenzen f\u00fcr diese physikalischen Operationen \u00fcbersetz. Die Fujitsu Hybrid Quantum Computing Platform dient dann als zentrale Steuereinheit, die das gesamte System orchestriert.<\/p>\n
Die Besonderheit liegt in der Physik des Diamanten selbst. Der Diamant-Spin-Ansatz nutzt Gitterdefektstrukturen \u2013 sogenannte Farbzentren \u2013 als stabile, nat\u00fcrliche Qubits. Im Gegensatz zu supraleitenden Qubits ben\u00f6tigen sie weniger Fehlerkorrektur, da Diamant intrinsisch eine hohe Fidelity der Quantenzust\u00e4nde bietet. Dies erm\u00f6glicht, dass aus weniger physischen Qubits ein verl\u00e4ssliches logisches Qubits gebildet wird.<\/p>\n
Ein weiterer entscheidender Vorteil f\u00fcr die Skalierung: Licht kann mehrere solcher Quantenmodule flexibel miteinander koppeln. Das erlaubt eine modulare Architektur, bei der separate Chips oder sogar Kryostaten dasselbe System stabil bilden \u2013 ein Problem, bei dem der supraleitender Ansatz an physikalische und thermische Grenzen st\u00f6\u00dft.<\/p>\n
Was sind SnV-Zentren und warum setzt Fujitsu auf sie?<\/strong><\/p>\n Anstelle der \u00fcblichen Stickstoff-Fehlstellenzentren (NV-Zentrum) setzt der Prototyp auf Zinn-Fehlstellenzellen (SnV). Ihre symmetrischere Struktur macht sie gem\u00e4\u00df Forschung von Fujitsu und Delft University of Technology deutlich widerstandsf\u00e4higer gegen externe St\u00f6reinfl\u00fcsse. Zinn-Zentrum eignen sich so besser f\u00fcr stabile Farbzentren mit einer h\u00f6heren Helligkeit, was beim Auslesen der Qubits und bei der photonischen Kopplung von Quantenmodulen ein Vorteil ist.<\/p>\n Wie funktioniert der quantenlogische Gatterbetrieb bei dieser Architektur?<\/strong><\/p>\n Ein konkreter Nachweis gelang bereits mit Stickstoff-Zentren: In einem Experiment der Delft University of Technology und Fujitsu wurde ein Zwei-Qubit-Gatter mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit von unter 0,1 Prozent realisiert (Phys. Rev. Applied 23, 034052). Ein gemischtes Forschungsteam hat zudem Verschr\u00e4nkung \u00fcber r\u00e4umlich getrennte NV-Zentren in getrennten Kryostaten nachgewiesen (Nat Commun 17, 4694, 2026). Diese Resultate sind die wissenschaftliche Basis f\u00fcr die Integration der fehlerresistenteren SnV-Zentren in den neuen Prototy.<\/p>\n Der nun vorgestellte Prototyp ist kein Endpunkt. Fujitsu plant bereits den n\u00e4chsten Schritt: Bis 2027 soll ein funktionsf\u00e4higer Prototyp einer **multimodularen** Architektur auf Basis der Diamant-Spin Technologie entstehen. Aufgrund seiner koreanischen Argumentation \u2013 hohe Fidelity, Raumtemperaturtauglich (im relativen Kryobereich) und optische Skalierbarkeit \u2013 positioniert sich der Diamant-Spin-Ansatz deutlich vor der rein technischen Machbarkeit der kommerziellen Feasibility. Im Kampf um die effizienteste Architektur f\u00fcr die Million Qubits k\u00f6nnte dieser Prototyp als technologischer Musterprozess f\u00fcr die n\u00e4chste Dekade dienen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Fujitsu hat einen bedeutenden Meilenstein auf dem Weg zum praxistauglichen Quantencomputing erreicht: Der japanische Technologiekonzern pr\u00e4sentiert den nach eigenen Angaben weltweit ersten funktionsf\u00e4higen Prototypen eines Diamant-Spin-Quantencomputers, der auf photonischen integrierten Schaltungen mit Zinn-Fehlstellenzentren (SnV-Zentren) basiert. Diese Kombination markiert einen entscheidenden Schritt hin zu skalierbaren, modularen Systemen, die nicht mehr auf extreme K\u00fchlung angewiesen sind. Die […]<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":54761,"comment_status":"closed","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"fifu_image_url":"https:\/\/cards.overcentral.com\/cards\/de\/53036.png","fifu_image_alt":"Fujitsu stellt ersten funktionsf\u00e4higen Diamant-Spin-Quantencomputer vor","footnotes":""},"categories":[6672],"tags":[],"class_list":["post-53036","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-technologie"],"fifu_image_url":"https:\/\/cards.overcentral.com\/cards\/de\/53036.png","fifu_image_alt":"Fujitsu stellt ersten funktionsf\u00e4higen Diamant-Spin-Quantencomputer vor","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/53036","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=53036"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/53036\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":53041,"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/53036\/revisions\/53041"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/54761"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=53036"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=53036"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/overcentral.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=53036"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}Roadmap: Der Weg zum multimodularen Quantencomputer<\/h2>\n
\nNoch entscheidender f\u00fcr die langfristig hybride Zukunft des Quantum Computing: Fujitsu beginnt parallel die Entwicklung einer Schnittstelle, die den Diamant-Spin Ansatz mit den heute verbreiteten, supraleitenden Systemen integriert. Dieser hybride Pfad folgt der eigens formulierten Quantencomputing-Roadmap des Konzerns, die bis 2030 praxistaugliches Quantum Computing mit der Leistungsf\u00e4higkeit beider Welten zum Ziel hat.<\/p>\n