BMBF Förderausschreibung: “Systemfunktion des Quantencomputers”

Mit der Fördermaßnahme verfolgt das BMBF das Ziel, den Transfer innovativer Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Quantentechnologien zu unterstützen und damit wichtige Beiträge für Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit sowie für die Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Digitalisierung und Nachhaltigkeit zu leisten.

Gegenstand der Förderung

Im Mittelpunkt der Arbeiten soll die Erarbeitung eines wesentlich vertieften Systemverständnisses des Quanten­computers stehen, von dem ausgehend dann detaillierte und belastbare Aussagen zu mittelfristig erreichbaren Systemgrößen (Prozessor und Peripherie), deren technische Spezifikationen und die vom jeweiligen System effizient bearbeitbaren Quantenalgorithmen möglich werden. Der abstrakte Raum der Quanteninformationstheorie muss mit den tatsächlichen Eigenschaften und Einschränkungen realer technischer Aufbauten zu Deckung gebracht werden.

Von Seiten der Theorie sollen möglichst präzise Kenntnisse zu den tatsächlichen Betriebszuständen des Quantenprozessors gewonnen werden, die bei der Bearbeitung bestimmter Aufgabenstellungen (Quantensimulation, Maschinenlernen, Optimierungsaufgaben et cetera) zu erwarten sind. Dies betrifft insbesondere ein möglichst präzises Wissen über den Umfang, fragile korrelierte Quantenzustände beherrschen zu müssen. Vor diesem Hintergrund ist es umgekehrt Aufgabe der Technik, der Theorie eine umfassende Bestandsaufnahme der jeweils realisierten Aufbauten und aus diesen ableitbaren Randbedingungen zur Verfügung zu stellen und auf absehbar nicht zu überwindende technische Hürden im Detail hinzuweisen. Initialisierung, Kontrolle und Messungen unterliegen einer Vielzahl von technischen Einschränkungen, darunter Rauschen oder Verluste (Optik) als die offensichtlichsten. Es ist unabdingbar, deren konkrete Ausprägungen im jeweiligen Aufbau und die resultierenden Auswirkungen auf die Bearbeitung praxisrelevanter Algorithmen im Detail zu kennen. Gemeinsame Aufgabe von Experiment und Theorie sind auch Vermeidungsstrategien oder geeignete Abwandlungen der Algorithmen, um trotz Fragilität der Vielteilchenzustände unter Berücksichtigung der Skalierung die gewählte Aufgabenstellung durchführen zu können. Die optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen ist besonders für die kommenden NISQ-Generationen wichtig, da für diese – wenn überhaupt – nur sehr begrenzte Möglichkeiten der Fehlerkompensation bestehen. Dies muss in allen Aspekten des Systems Berücksichtigung finden, soll es gelingen, mit einem solchen NISQ die Schwelle zum Quantenvorteil für praxisrelevante Aufgabenstellungen zu überwinden. Entsprechend sollen Projekte im Rahmen dieser Bekannt­machung in enger Zusammenarbeit zwischen Theorie und Experiment darauf abzielen, die Systemfunktion realer und aktueller Quantencomputersysteme besonders im Hinblick auf die Bearbeitung anwendungsrelevanter Aufgaben­stellungen vollständig zu verstehen und die konkreten Systemeigenschaften des jeweiligen Quantencomputers ihrer Priorität für die Anwendung entsprechend weiterzuentwickeln.

Wer ist antragsberechtigt?

Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft sowie Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen. Zum Zeitpunkt der Auszahlung einer gewährten Zuwendung wird das Vorhandensein einer Betriebsstätte oder Niederlassung (Unternehmen) beziehungsweise einer sonstigen Einrichtung, die der nichtwirtschaftlichen Tätigkeit des Zuwendungsempfängers dient (Hochschule, außeruniversitäre Forschungseinrichtung), in Deutschland verlangt.

Verfahren und Deadlines

Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt. In der ersten Verfahrensstufe sind dem beauftragten Projektträger bis spätestens 31. Januar 2024 zunächst Projektskizzen in elektronischer Form über das elektronische Antragssystem „easy-Online“ vorzulegen.

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