Vorarlberger Professor arbeitet an der Zukunft des Quantencomputers
Gemeinsam mit seinem Team arbeitet Johannes Fink an einer Verknüpfung von Quanten-Chips namens Qubits. Mit einer EU-Förderung will er die Idee zur Serienreife bringen.
Klosterneuburg Ein Forschungsteam rund um den Vorarlberger Physiker Johannes Fink am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg in Niederösterreich arbeitet an einem entscheidenden Baustein für ein zukünftiges Quanteninternet. Der Europäische Forschungsrat unterstützt die Forschung der “Fink Gruppe” in Höhe von 150.000 Euro, um einen “Proof of Concept” zu liefern, sprich aus einer Idee einen serienreifen Prototyp zu entwickeln.
Quantencomputer und Quanteninternet
Unter Quanteninternet ist eine Weiterentwicklung aktueller Quantencomputer zu verstehen. Quantencomputer versprechen, eines Tages klassische Computer bei der Lösung bestimmter Probleme zu übertreffen. Der meistversprechendste Quantencomputeransatz ist der Qubit: Winzige elektrische Schaltkreise, die aufgrund ultrakalten Temperaturen ohne elektrischen Widerstand mit unbegrenzten Strommengen rechnen können. Aufgrund ihrer Ansprüche an Kühlung und Bauteile sind sie jedoch nur schwer skalierbar. Dies bedeutet, ihre bauliche Größe ist noch stark begrenzt. Der Ansatz: Ein Netzwerk an Qubits, die durch optische Frequenzen bei Raumtemperatur über große Entfernungen miteinander kommunizieren können. Denn Licht kann Informationen schneller und effizienter transportieren als es Strom kann – die Idee hinter dem Glasfasernetz, das uns leistungsfähigere Internetverbindungen ermöglichte. Ein Quanteninternet wäre demnach ein mit Glasfasern verbundenes Netz an Qubits an mehreren Standorten, die sich die Last der Kühlung und Betrieb teilen.
Das Problem: Der Qubit rechnet mit Strom, müsste aber mit Lichtstrahlen kommunizieren. Dafür hat das Team unter der Leitung von Johannes Fink eine Methode zur vollständig optischen Auslesung solcher Qubits entwickelt. Diese nutzt einen elektrooptischen Wandler, der elektrische Signale in optische umwandelt – ein wichtiger Schritt, um die bisher nötigen, komplexen elektrischen Komponenten zu umgehen.
Serienprodukt statt Labor-Unikate
Die europäische Förderung in Höhe von 150.000 Euro durch den Europäischen Forschungsrat (ERC) soll nun die Kommerzialisierung dieser Technologie unterstützen. Das Team erhielt einen sogenannten „Proof of Concept“-Grant, der dazu dient, das wirtschaftliche Potenzial innovativer Forschung zu untersuchen und erste Schritte Richtung Anwendung zu setzen.
„Mit der aktuellen Förderung werden wir robuste optische Kopplungsmethoden auf Mikrochip-Basis entwickeln, die unsere Technologie vom Proof-of-Principle-Laborversuch zu einem tatsächlichen Produkt mit Nutzwert weiterbringen werden“, erklärt Fink. Bisher sind solche Wandler nur mit viel Wissen und Geschick in den Labors in Handarbeit entstanden. „Wenn das Projekt erfolgreich ist, könnten wir in der Lage sein, ein Plug-and-Play-Gerät zu entwickeln, dessen Betrieb keine besonderen Kenntnisse erfordert“, betont Postdoktorand Rishabh Sahu die künftigen Möglichkeiten einer Serienproduktion. Neben dem möglichen Einsatz in einem Quanteninternet sehen die Forschenden auch Anwendungen in klassischen Bereichen wie Radar, Fernerkundung und Spektroskopie. Dort könnte die Technologie helfen, Mikrowellen- und Terahertz-Signale effizienter zu erfassen.
“Horizon Europe”
Das Projekt „CoupledEOT“ ist eines von drei österreichischen Vorhaben, die in der aktuellen Runde der ERC-PoC-Förderungen unterstützt werden. Fink selbst wird bereits durch einen ERC Consolidator Grant gefördert und erhielt zuvor einen Starting Grant. Die neue Förderung ist Teil von „Horizon Europe“, dem Forschungs- und Innovationsprogramm der EU.