Das Forschungszentrum Jülich und das Siegener Start-up eleQtron haben JION eingeweiht. Der in Nordrhein-Westfalen entwickelte Quantencomputer soll künftig über die Nutzer-Infrastruktur JUNIQ Forschung und Industrie offenstehen und hybride Berechnungen mit den Jülicher Supercomputern ermöglichen. Ministerpräsident Hendrik Wüst MdL und Wissenschaftsministerin Ina Brandes MdL würdigten JION als technologischen Meilenstein.
Feierliche Einweihung mit Gästen der Landesregierung
Im Mittelpunkt der Zeremonie am Jülich Supercomputing Centre (JSC) des Forschungszentrums Jülich stand der gemeinsame politische, wissenschaftliche und technologische Aufbruch. Ministerpräsident Wüst und Ministerin Brandes unterstrichen die Bedeutung von JION für den Forschungs- und Industriestandort Nordrhein-Westfalen. Die Einweihung verdeutlichte den Schulterschluss von Politik, Forschung und Wirtschaft. Als symbolischer Teil der Zeremonie wurde erstmals öffentlich eine Rechenoperation auf JION demonstriert.
JION – kurz für „Jülich trapped-ION quantum computer“ – ist ein digitaler, gatterbasierter Ionenfallen-Quantencomputer. Seine Qubits bestehen aus ionisierten Ytterbium-Atomen, die durch elektromagnetische Felder im Vakuum gehalten und für die Berechnungen gezielt kontrolliert werden. Anders als bei supraleitenden Systemen muss der Quantenprozessor nicht bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt betrieben werden. Zur Steuerung der Qubits setzt JION auf die in Siegen entwickelte MAGIC-Technologie („Magnetic Gradient Induced Coupling“). Dabei sorgen Mikrowellen und gezielt erzeugte Unterschiede im Magnetfeld dafür, dass sich die Qubits einzeln kontrollieren und direkt miteinander verbinden lassen. Das vereinfacht die Steuerung und kann in Zukunft den Bau größerer, leistungsfähigerer Quantensysteme erleichtern.
Vom Projektstart zum integrierten System
JION wird im Rahmen des Projekts „Entwicklungspartnerschaft Ionenfallen-Quantencomputer in NRW“ (EPIQ) realisiert. Beim Projektstart im März 2024 in Siegen hatten das JSC und eleQtron angekündigt, gemeinsam einen modularen Superrechner zu entwickeln, der aus einem Quantenmodul und mehreren klassischen digitalen Modulen aufgebaut ist. Das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen fördert die auf viereinhalb Jahre angelegte Partnerschaft mit rund 21 Millionen Euro. EPIQ ist aus dem Netzwerk „EIN Quantum NRW“ hervorgegangen.
Mit der heutigen Einweihung ist aus diesem Vorhaben ein betriebsbereites System am Forschungszentrum Jülich geworden. JION soll neue Perspektiven für Anwendungen in Wissenschaft und Industrie eröffnen, etwa bei Optimierungsaufgaben in Logistik, Verkehr und Verfahrenstechnik, in Physik, Chemie, Biologie, Medizin und Materialforschung sowie beim maschinellen Lernen.
UNIQ: Zugang und hybride Nutzung
JION wird in die JUelicher Nutzer-Infrastruktur für Quantencomputing (JUNIQ) eingebunden und dadurch Teil der modularen Supercomputer-Architektur des Forschungszentrums Jülich. JUNIQ bündelt den Zugang zu unterschiedlichen Quantensystemen und verbindet sie mit der Hochleistungsrechen (HPC)-Infrastruktur des JSC. Dank JUNIQ können bei der Verwendung klassischer JSC-Supercomputer bestimmte Rechenoperationen gezielt an Quantensysteme ausgelagert werden.
Forschende und Unternehmen können zukünftig mit JION hybride HPC-Quantencomputing-Arbeitsabläufe testen und Anwendungen vorbereiten. Damit macht JUNIQ den Rechner zu mehr als einem Demonstrator und stärkt Jülich als Integrations-, Referenz- und Nutzerstandort. Im Rahmen von EPIQ werden für JION zudem Service, Support und Training für Wissenschaft und Industrie angeboten.
Nächster Schritt: Skalierung und industrielle Anwendung
Im Rahmen der Einweihung überreichte Ministerpräsident Hendrik Wüst den Förderbescheid für SQALING („Skalierbares Quantencomputing aus NRW“). Das eigenständige Entwicklungsprojekt von eleQtron wird vom Land Nordrhein-Westfalen mit bis zu rund 25 Millionen Euro aus Mitteln der EU über das EFRE/JTF-Programm NRW gefördert. Ziel ist es, die in Siegen entwickelte Ionenfallen-Technologie zu skalierbaren, chipbasierten Quantencomputer-Plattformen weiterzuentwickeln, die perspektivisch auch industriell eingesetzt werden könnten. Während JION zeigt, was bereits aufgebaut wurde, steht SQALING für den nächsten Entwicklungsschritt. Gemeinsam sollen beide Projekte dazu beitragen, technologisches Know-how und wirtschaftliche Wertschöpfung in Deutschland zu stärken.
Ebenso überreicht wurde der Förderbescheid zum neuen Projekt Q-STAR.NRW. Ziel von Q-STAR.NRW ist die Beschaffung und Integration eines skalierbaren-Halbleiter-Quantencomputers in JUNIQ – zur Stärkung von Forschung, Industriekooperationen und Strukturwandel im Rheinischen Revier. Das Projekt, gefördert mit bis zu rund 35 Millionen Euro aus Mitteln der Strukturförderung Rheinisches Revier gemäß Investitionsgesetzes Kohleregionen (InvKG) und des Landes NRW, sieht die Integration eines Systems mit bis zu 200 Qubits vor. Wie EPIQ und SQALING stärkt Q-STAR.NRW die Technologiesouveränität Nordrhein-Westfalens, erhöht die internationale Sichtbarkeit des Rheinischen Reviers als Hochtechnologiestandort und etabliert ein leistungsfähiges Innovationsökosystem für Quantencomputing, das langfristig Wertschöpfung, neue Industrien und nachhaltige Beschäftigung in der Region ermöglicht.
Stimmen zur Einweihung
„Quantentechnologien bieten riesige Chancen. Nordrhein-Westfalen hat längst vorgelegt. Unser Ziel ist klar: Deutschland soll weltweit führender Quantenstandort werden, mit Nordrhein-Westfalen als starkem Motor. Wir sind das Quanten-Pionierland, hier wurden die ersten Durchbrüche bei Quanten-Hardware in Deutschland erzielt. Der neue JION-Quantencomputer zeigt exemplarisch, was gelingen kann, wenn wir unsere starke Quantencomputing-Start-up-Landschaft mit unserer Spitzenforschung vernetzen. Das Rennen um die Technologieführerschaft im Quantencomputing ist international noch offen. Unser Land hat alle Möglichkeiten, um ganz vorne mitzuspielen. Dazu vernetzen wir Wissenschaft und Wirtschaft im Bereich Quantentechnologien gezielt und systematisch. Wir wollen das Quantenökosystem aus Nordrhein-Westfalen unersetzbar machen.“
Hendrik Wüst, Ministerpräsident des Landes Nordrhein-Westfalen
„Schnelle, ressourcenschonende Rechner werden künftig DER Schlüssel zu Innovationen sein, die das Leben der Menschen besser und sicherer machen: in der Medizin, in der Materialforschung, in der Cybersicherheit. Mit der Anbindung von JION in das Rechnernetz des Forschungszentrums Jülich schaffen wir deutschlandweit einmalige Möglichkeiten für Wissenschaft und Industrie, Innovationen schneller voranzutreiben. Mein großer Dank gilt allen Beteiligten, die diesen Meilenstein möglich gemacht haben: Dem Forschungszentrum Jülich, eleQtron – dem Start-up, das aus der Universität Siegen gegründet wurde, und der Plattform ‚EIN Quantum NRW’, das mit seiner Vernetzung aller Akteure maßgeblich zum Erfolg dieses Projektes beigetragen hat.“
Ina Brandes, Ministerin für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen
„Ein souveränes Europa braucht technologische Stärke – und die schaffen wir hier im Rheinischen Revier. Quantentechnologien gehören zu den spannendsten und vielversprechendsten Technologien unserer Zeit, da sie enorme Chancen für schnelle und sichere digitale Prozesse bieten und intelligente Lösungen für die wichtigen Herausforderungen unserer Zeit. Hier wird Spitzentechnologie gefördert, die vielen Unternehmen aus Chemie, Pharma, Logistik zugute kommt – und mit ihren Produkten allen Menschen.“
Mona Neubaur, Ministerin für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
„Mit JION bringen wir in Jülich einen in Nordrhein-Westfalen entwickelten Quantencomputer mit unserer leistungsfähigen Supercomputing-Infrastruktur zusammen. Damit schaffen wir die Voraussetzungen für das Zusammenspiel von Quanten- und Hochleistungsrechnen und ermöglichen, Quantencomputing für konkrete Fragestellungen in Forschung und Industrie einzusetzen.“
Prof. Astrid Lambrecht, Vorstandsvorsitzende des Forschungszentrums Jülich
„JUNIQ öffnet den Zugang zu unterschiedlichen Quantencomputern und macht ihre Leistungsfähigkeit vergleichbar. Mit JION erweitern wir diese einzigartige Nutzerplattform um ein Ionenfallen-System aus Nordrhein-Westfalen und verbinden es mit unserer HPC-Infrastruktur – für Forschung und industrielle Anwendungen.“
Prof. Kristel Michielsen, Leiterin des Jülich Supercomputing Centre
„Mit JION bringen wir unsere Ionenfallen- und MAGIC-Technologie in eine der führenden europäischen Nutzerinfrastrukturen für Quantencomputing. Gemeinsam mit dem Jülich Supercomputing Centre schaffen wir die Voraussetzungen, um das System weiterzuentwickeln, in hybride Rechnerarchitekturen einzubinden und perspektivisch für Industrie und Wissenschaft zugänglich zu machen.“
Jan Henrik Leisse, Mitgründer und CEO von eleQtron
Quelle: Forschungszentrum Jülich