Fujitsu treibt Quantencomputing voran: Entwicklung eines supraleitenden Quantencomputers mit über 10.000 Qubits bis 2030

Fujitsu gab heute den Start eines vom japanischen National Institute for Research and Development geförderten Projekts bekannt, im Rahmen dessen ein supraleitender Quantencomputer mit einer Kapazität von über 10.000 Qubits entwickelt werden soll. Die Fertigstellung ist für das Geschäftsjahr 2030 geplant.

Der neue supraleitende Quantencomputer wird mit 250 logischen Qubits arbeiten und auf Fujitsus innovativer „STAR-Architektur“ basieren, die speziell für fehlertolerantes Quantencomputing im Frühstadium (Early-FTQC) entwickelt wurde. Fujitsu möchte Quantencomputing insbesondere in Bereichen wie der Materialwissenschaft, in denen komplexe Simulationen bahnbrechende Entdeckungen ermöglichen, praktisch nutzbar machen. Zu diesem Zweck wird sich das Unternehmen auch weiterhin auf die Weiterentwicklung wichtiger Skalierungstechnologien in verschiedenen Bereichen des Quanten Computing Stacks konzentrieren.

Im Rahmen dieser Bemühungen wurde Fujitsu als Implementierungspartner für das „Forschungs- und Entwicklungsprojekt zur Verbesserung der Infrastrukturen für Informations- und Kommunikationssysteme nach 5G” ausgewählt [1], das von der Organisation für die Entwicklung neuer Energien und Industrietechnologien (NEDO) öffentlich ausgeschrieben wurde. Fujitsu wird einen Beitrag zum Projekt „Vorantreiben der Entwicklung von Quantencomputern in Richtung Industrialisierung” leisten. Dieses Vorhaben wird in Zusammenarbeit mit dem National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) und RIKEN durchgeführt und läuft bis zum Geschäftsjahr 2027.

Fujitsu ist bestrebt, die Entwicklung praktischer und industrietauglicher Quantencomputerlösungen voranzutreiben. Nach dem Bau dieser 10.000-Qubit-Maschine wird das Unternehmen ab dem Geschäftsjahr 2030 weitere Forschungsinitiativen starten, um supraleitende Qubits mit diamantbasierten Spin-Qubits voranzutreiben. Langfristiges Ziel ist die Entwicklung einer Maschine mit 1.000 logischen Qubits im Geschäftsjahr 2035 – unter Berücksichtigung der Möglichkeit, mehrere Quantenchips miteinander zu vernetzen.

Vivek Mahajan, Corporate Executive Officer, Corporate Vice President, CTO, verantwortlich für Systemplattformen, Fujitsu Limited, kommentiert:

„Fujitsu ist bereits als weltweit führender Anbieter von Quantencomputern in einem breiten Spektrum von Software bis Hardware, anerkannt. Dieses von NEDO geleitete Projekt wird einen wesentlichen Beitrag zum Ziel von Fujitsu leisten, einen fehlertoleranten supraleitenden Quantencomputer „Made in Japan” zu entwickeln. Wir streben außerdem an, im Rahmen unserer Roadmap die supraleitende Quantencomputertechnologie mit der Diamant-Spin-Technologie zu kombinieren. Mit der Realisierung von 250 logischen Qubits im Geschäftsjahr 2030 und 1.000 logischen Qubits im Geschäftsjahr 2035 ist Fujitsu entschlossen, weltweit eine Vorreiterrolle im Bereich Quantencomputing einzunehmen. Darüber hinaus entwickelt Fujitsu die nächste Generation seiner HPC-Plattform, die auf der FUJITSU-MONAKA-Prozessorreihe basiert und FugakuNEXT antreiben wird. Fujitsu wird seine Plattformen für Hochleistungs- und Quantencomputing weiter integrieren, um seinen Kunden eine umfassende Computing-Plattform anzubieten.”

Schwerpunkte der Technologieentwicklung

Die Forschungsarbeiten von Fujitsu konzentrieren sich auf die Entwicklung der folgenden Skalierungstechnologien:

• 1. Hochdurchsatzfähige, hochpräzise Qubit-Fertigungstechnologie: Verbesserung der Fertigungspräzision von Josephson-Kontakten, kritischen Komponenten supraleitender Qubits, die Frequenzschwankungen minimieren.
• 2. Chip-to-Chip Interconnect Technologie: Entwicklung von Verdrahtungs- und Verpackungstechnologien, die die Verbindung mehrerer Qubit-Chips ermöglichen und so die Herstellung größerer Quantenprozessoren erleichtern.
• 3. Hochdichte Verpackung und kostengünstige Qubit-Steuerung: Bewältigung der Herausforderungen im Zusammenhang mit Kryokühlungs- und Steuerungssystemen, einschließlich der Entwicklung von Techniken zur Reduzierung der Bauteilanzahl und der Wärmeabgabe.
• 4. Decodierungstechnologie für die Quantenfehlerkorrektur: Entwicklung von Algorithmen und Systemdesigns zur Decodierung von Messdaten und zur Korrektur von Fehlern in Quantenberechnungen.

Hintergrund

Die Welt steht vor zunehmend komplexen Herausforderungen, die mit herkömmlicher Rechentechnik nicht mehr zu bewältigen sind. Quantencomputer gelten als Schlüsseltechnologie, um Probleme zu lösen, die bislang als unlösbar galten, und könnten in zahlreichen Bereichen bahnbrechende Fortschritte ermöglichen. Während ein vollständig fehlertoleranter Quantencomputer mit einer Rechenleistung von 1 Million Qubits als langfristiges und ultimatives Ziel gilt, konzentriert sich Fujitsu darauf, bereits in naher Zukunft praxistaugliche Quantencomputing-Lösungen bereitzustellen.

Das Engagement von Fujitsu im Bereich Quantencomputing zeigt sich in seinen kontinuierlichen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Im August 2024 stellte das Unternehmen gemeinsam mit der Universität Osaka die sogenannte STAR-Architektur vor – eine hocheffiziente Quantenarchitektur auf Basis von Phasenrotationsgattern. Sie ebnet den Weg für frühe fehlertolerante Quantencomputersysteme (Early FTQC), die mit nur 60.000 Qubits bereits klassische Supercomputer übertreffen können [2]. Auch im Hardwarebereich setzt Fujitsu Maßstäbe: Das 2021 gemeinsam mit RIKEN gegründete RIKEN RQC–Fujitsu Collaboration Center entwickelte im März 2023 einen 64-Qubit-Supraleitungsquantencomputer und präsentierte im April 2025 ein weltweit führendes 256-Qubit-System [3].

Die Skalierung auf deutlich größere Quantencomputersysteme bringt neue Herausforderungen mit sich – etwa die Sicherstellung einer hohen Rechengenauigkeit über mehrere miteinander verbundene Qubit-Chips hinweg sowie die effizientere Integration von Komponenten und Verkabelung in Mischungskryostaten. Neben dem supraleitenden Ansatz erforscht Fujitsu auch das Potenzial diamantbasierter Qubits, die Licht für die Qubit-Konnektivität nutzen. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Delft und dem führenden Forschungsinstitut QuTech konnten dabei hochpräzise, gezielt steuerbare Qubits entwickelt werden.

Vivek Mahajan, Chief Technology Officer (CTO) von Fujitsu, wird am 17. September von 10:20-10:40 Uhr eine Keynote auf dem Bitkom AI & Quantum Summit halten.

Anmerkungen:

¹ „Forschungs- und Entwicklungsprojekt zur Verbesserung der Infrastrukturen für Informations- und Kommunikationssysteme nach 5G“: Research and Development Project of the Enhanced Infrastructures for Post-5G Information and Communication Systems | NEDO

² nur 60.000 Qubits: In Simulationen mit 60.000 Qubits kann die STAR-Architektur Berechnungen zur Materialenergieabschätzung in etwa zehn Stunden durchführen, die auf herkömmlichen Computern fünf Jahre dauern würden.

³ weltweit führend: Einer der weltweit größten supraleitenden Quantencomputer, der externen Nutzern zur Verfügung steht (Stand: April 2025, laut Fujitsu).

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Weiterführende Links:

• Fujitsu and Osaka University accelerate progress toward practical quantum computing by significantly increasing computing scale through error impact reduction in quantum computing architecture : Fujitsu Global
• Fujitsu und RIKEN entwickeln weltweit führenden supraleitenden 256-Qubit-Quantencomputer : Fujitsu Deutschland
• Fujitsu and QuTech realize high-precision quantum gates : Fujitsu Global
• Fujitsu erhält Auftrag zur Entwicklung des Flaggschiff-Supercomputers der nächsten Generation „FugakuNEXT“ : Fujitsu Deutschland