Hinter der Kulisse – Rymax One
Quantencomputer sind für viele Menschen immer noch ein abstraktes Phänomen. Daher haben wir uns heute auf den Weg nach Hamburg Bahrenfeld gemacht, um Rymax One zu besuchen, der hier gebaut wird und zukünftig industrielle Probleme lösen soll.
Die Schuhe kleben am Boden fest, wenn man die heiligen Hallen des Rymax One Labors in Hamburg Bahrenfeld betritt. Die klebrige Matte am Boden soll verhindern, dass grober Schmutz in den Raum hineingetragen wird, der später Sensoren oder Optiken beeinflussen würde. Dr. Niclas Luick führt mich durch das Labor. Es geht vorbei an fahrbaren Wagen mit Laserapplikationen in Richtung des Herzstücks. Hinter einer schwarzen Plane liegt es. Es ist ein Vakuumraum, in dem ein deutlich geringerer Luftdruck herrscht als in der Auẞenwelt – vergleichbar mit dem Druck im Weltraum. Diesen Zustand braucht es, für die sensiblen Atome, die später den Quantencomputer speisen sollen.
Wie bekommt man Atome in ein Vakuum?
„Wie bekommt man Atome in ein Vakuum“, fragt mich Dr. Luick. Wie bekommt man etwas in einen Raum, wenn die Tür fest verschlossen ist? Da ich nicht davon ausgehe, dass die Rymax-Wissenschaftler:innen hier das Teleportieren erfunden haben, logge ich als Antwort „Schleusen“ ein. Ich liege falsch. Schleusen könnte man nicht so dicht verschließen, wie es nötig wären erklärt Luick. Würde nur ein Atom später gestört werden, wäre die gesamte Rechnung hinfällig. Der Trick: Tatsächlich befinden sich die Atome von Anfang an im Vakuum und werden durch einen Zylinder zugegeben, der sie durch Hitze ins Vakuum abgeben kann. Sie bilden später die Qubits in dem Setup. Der Inhalt des Zylinders, den Luick Ofen nennt, reicht für die Experimente, die die Forscher planen.
Die Wissenschaftler:innen von Rymax hoffen, dass sie dieses Vakuum nicht mehr öffnen müssen, denn dieser sensible Teil des Setups ist bereits abgeschlossen. Nun beginnt das Team, am nächsten Teil des Projekts zu arbeiten. Neben dem Vakuumaufbau befinden sich die die Laserquellen, welche über Glasfaserkabel in die Rymax-Apparatur eingespeist werden und dort Atome gezielt abbremsen und positionieren können. Um das Licht gezielt einzusetzen, befinden sich auf einer Metallplatte daneben verschiedenste Optiken und Schalter, um die Intensität, die Richtung und andere Parameter genaustens einzustellen.
Laser bremsen die Atome
Die Funktionsweise der Manipulation von Atomen mit Laserlicht ist dabei keine neue Errungenschaft, mit ähnlichen Konstruktionen haben sich schon Forscher:innen in den 1980er Jahren beschäftigt, dennoch ist dieser Schritt essentiell für Rymax, denn er bildet den Grundstein für den eigentlichen Quantencomputer, der hier entsteht.
Nachdem die Atome aus dem Ofen ausgetreten sind und sich durch das Vakuum bewegt haben, landen sie in einer Glaszelle. Hier soll die eigentliche Magie des Quantencomputers entstehen. Verschiedene Laserstrahlen und Magnetfelder werden hier installiert werden und mit Hilfe eines Mikroskop-Objektivs wird die hier befindliche Atomwolke gezielt angestrahlt. Der Grund: Das Licht ermöglicht es, einzelne Atome zu fangen. Nutzt man mehrere Lichtbündel, kann man dementsprechend mehr Atome einfangen und an die Orte bringen, wo man sie haben will.
Das steht jetzt an
Dieser Teil bildet den nächsten Projektschritt für das Rymax-Team, das ein Konsortium aus verschiedenen Wissenschafts,- und Wirtschaftsinstitutionen ist und vom BMBF als Quantencomputer-Demonstrator Projekt mit insgesamt 25 Millionen Euro gefördert wird. Am Ende wird dann der Quanten-Algorithmus hier laufen. Luick hofft, dass der Algorithmus und Rymax am Ende der Projektphase beweisen können, dass Quantencomputer für Probleme, die aus wenigen Parametern bestehen und aus klassischen Rechnern schwierig zu berechnen sind, mit Rymax optimiert werden können. Ein großer Vorteil des Projekts ist, dass Unternehmen wie beispielsweise die Hamburger Otto Group Herausforderungen direkt an die Wissenschaftler leiten und so dafür sorgen, dass der Algorithmus echte Herausforderungen der Wirtschaft abbilden wird. Luick betont die Wichtigkeit dieser Verbindung, denn bei vielen Anwendungsfällen ist heute noch gar nicht klar, ob Quantencomputer klassischen Rechnern überlegen sein werden. Am Ende der Projektphase wäre es für den Wissenschaftler ein Erfolg, „wenn wir es schaffen das Anwendungsfeld für Quantencomputer klarzumachen.“
Persönlich hofft Luick, dass Quantencomputer wirtschaftliche Prozesse optimieren können und so direkten Einfluss darauf haben, dem Klimawandel entgegenzuwirken.
Das exklusive Interview mit Dr. Luick findet ihr in Kürze auf unserem Blog. Darin erklärt er unter anderem die Zukunftsaussichten von Rymax und welche Rolle Europa beim Thema Quantencomputing spielt.