OKAZAKI, Japan, 27. August 2026 /PRNewswire/ -- Das Institute for Molecular Science (im Folgenden „IMS") der National Institutes of Natural Sciences gab am 24. August bekannt, dass Japans erster Full-Stack-Quantencomputer mit neutralen Atomen namens „Shunkai", der von einem Forschungsteam unter der Leitung von Professor Kenji Ohmori entwickelt wurde, nun betriebsbereit ist.

Weltweit werden Quantencomputer in verschiedenen Ausprägungen entwickelt. Allerdings gibt es bei ihrer praktischen Anwendung noch Herausforderungen zu bewältigen, wie beispielsweise die Skalierbarkeit und die Fehlerkorrektur während der Berechnung.

Da davon ausgegangen wird, dass diese Herausforderungen damit bewältigt werden können, findet die Quantencomputerei mit neutralen Atomen als bahnbrechende neue Methode weltweit rasch Beachtung in Wirtschaft, Wissenschaft und Politik. Bei der Quanteninformatik mit neutralen Atomen wird ein einzelnes Atom als Qubit (*1) verwendet; diese Methode weist unter anderem folgende außergewöhnliche Eigenschaften auf:

- Betrieb bei Raumtemperatur, ohne dass ein Kühlschrank erforderlich ist.

- Das Erreichen einer Quantenverschränkung (*2) (die Quelle der Quantenbeschleunigung) zwischen beliebigen Qubits durch die Bewegung der Atome (Qubits) während der Berechnungen.

- Die Qubit-Konfiguration für jeden Algorithmus flexibel optimieren.

- Die Anzahl der Qubits lässt sich relativ einfach erhöhen.

- Lange Lebensdauer der Quanteninformation in jedem Qubit.

Am IMS ist Professor Ohmori als Projektleiter für das Forschungs- und Entwicklungsteam im Bereich der Quantencomputertechnik mit neutralen Atomen im Rahmen des Projekts „Groß angelegter, hochkohärenter und fehlertoleranter Quantencomputer mit dynamischen Atomarrays" tätig, das unter Ziel 6 des „Moonshot"-Forschungs- und Entwicklungsprogramms des Kabinettsamtes und der JST („Realisierung eines fehlertoleranten universellen Quantencomputers") läuft. Mit dem Ziel, praxistaugliche Quantencomputer zu entwickeln, hat das Team Japans ersten Full-Stack-Neutralatom-Quantencomputer namens „Shunkai" entwickelt (siehe Abb. 1).

Ein „Full-Stack"-System, wie in Abb. 2 dargestellt, bezeichnet ein System, das mehrere Schichten (Stacks) integriert, die erforderlich sind, um Benutzereingaben in Ansteuersignale umzuwandeln, damit das Rechengerät als Ergebnis eine Rechenausgabe ausführen kann. Personalcomputer und Supercomputer sind Beispiele für Full-Stack-Systeme. Im Inneren von Shunkai werden atomare Qubits mithilfe von „optischen Pinzetten (*3)", die durch die starke Fokussierung von Laserlicht mit einer Objektivlinse erzeugt werden, in einem Array eingefangen. Quantenberechnungen werden durchgeführt, indem die Atome mit Mikrowellen oder Laserlicht bestrahlt werden. Die Berechnungsergebnisse werden ausgewertet, indem die Fluoreszenz jedes einzelnen Atoms mit einer Kamera erfasst wird. Das IMS hat bei der Entwicklung dieses Full-Stack-Quantencomputers eine führende Rolle übernommen und dabei auf eine enge Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft im Rahmen des „Ohmori Moonshot"-Projekts zurückgegriffen – mit Hitachi, Ltd. für den Software-Stack und mit Infleqtion, Inc. für den Quantum-Processing-Unit-Stack (QPU).

Shunkai wird in der Anfangsphase etwa 50 Qubits nutzen und seinen Umfang auf etwa 500 Qubits ausbauen. Das System wird externen Nutzern teilweise zur Verfügung gestellt, um die Entwicklung von Anwendungen sowie die Demonstration und Verbesserung der Quantenfehlerkorrektur (*4) zu ermöglichen. Zu den Plänen gehört auch eine Zusammenarbeit mit Yaqumo Inc., bei der Professor Ohmori als Gründer und leitender Berater tätig ist, mit Blick auf die gesellschaftliche Umsetzung und Weiterentwicklung des Quantencomputers.

Zukünftige Entwicklungen

In der zweiten Phase des Ohmori-Moonshot-Projekts „Fehlertoleranter Quantencomputer auf Basis neutraler Atome", die gerade im April 2026 begonnen hat, wird das Team diesen Full-Stack-Quantencomputer betreiben, um die Integrations- und Steuerungstechnologien weiterzuentwickeln und zu verbessern, das System im Hinblick auf Fehlertoleranz und größere Maßstäbe zu optimieren und über längere Zeiträume hinweg hochstabile und hochpräzise Quantenberechnungen zu ermöglichen. Bis März 2031, am Ende der zweiten Phase, soll ein groß angelegter, leistungsstarker, fehlertoleranter Quantencomputer auf Basis neutraler Atome mit 10.000 physikalischen Qubits und Funktionen zur Erkennung und Korrektur von Quantenfehlern realisiert werden, der externen Nutzern zur Verfügung steht.

Nachricht von Professor Kenji Ohmori, Institute for Molecular Science:

„Quantencomputer auf Basis neutraler Atome haben in letzter Zeit weltweit rasch an Aufmerksamkeit gewonnen als neue Technologie, die die Grenzen der bereits früher entwickelten supraleitenden Technologie überwinden könnte. Ich halte es für äußerst bedeutsam, dass wir nun Japans ersten Full-Stack-Quantencomputer in dieser hochmodernen Technologie entwickelt und seinen Betrieb aufgenommen haben. Wir gehen davon aus, dass die externe Nutzung unserer Full-Stack-Maschine „Shunkai" – beispielsweise durch Theorie- und Softwareforscher zur Entwicklung von Fehlerkorrekturtechnologien sowie durch Forscher aus der Industrie im Hinblick auf praktische Anwendungen – zu Welleneffekten in verschiedenen Bereichen der Industrie, der Wissenschaft und der Regierung weltweit führen wird. Es wird zudem erwartet, dass „Shunkai" in die bestehende gemeinsame Supercomputer-Einrichtung am IMS integriert wird, um sich zu einem Quanten-GPU-Hybrid-Rechenzentrum zu entwickeln."

Informationen zu Shunkai

Er ist nach Harumi Shibukawa benannt, wobei sein Vorname „Harumi" auch als Shunkai ausgesprochen wird – ein Astronom aus der Edo-Zeit (1603–1867), der das erste eigenständige Kalendersystem in Japan entwickelte. Berechnungen der Himmelsbewegungen auf der Himmelskugel erinnern an die präzise Steuerung von Quantenzuständen auf der „Bloch-Sphäre", die in Fachkreisen der Physik den Zustand eines Qubits darstellt. In höchster Anerkennung gegenüber Shibukawa, der auf der Grundlage präziser Berechnungen den ersten eigenentwickelten Kalender Japans erstellte, wurde dieses System „Shunkai" benannt – in der Hoffnung, dass Japans erster Full-Stack-Quantencomputer auf Basis neutraler Atome präzise Quantenberechnungen durchführen wird.

(Takafumi Tomita, Assistenzprofessor, Institut für Molekularwissenschaften, National Institutes of Natural Sciences)

Glossar

(*1) Qubit: Die grundlegende Informationseinheit in einem Quantencomputer. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bits, die nur den Wert „0" oder „1" annehmen können, kann ein Quantenbit durch die quantenmechanische „Superposition" gleichzeitig sowohl den Zustand „0" als auch den Zustand „1" darstellen.

(*2) Quantenverschränkung: Ein für die Quantenmechanik einzigartiges Phänomen, bei dem zwei oder mehr Teilchen (Quanten) auch über große Entfernungen hinweg in einer starken Wechselbeziehung zueinander stehen und das Beobachtungsergebnis des einen Teilchens augenblicklich den Zustand des anderen bestimmt.

(*3) Optische Pinzette: Ein Verfahren, bei dem Laserlicht eingesetzt wird, um Partikel wie Atome oder dielektrische Partikel in der Nähe des Brennpunkts einzufangen.

(*4) Quantenfehlerkorrektur: Ein Verfahren zur Korrektur von Rechenfehlern, die durch Unvollkommenheiten bei der Manipulation sowie durch Einflüsse der Umgebung auf die Quantenbits während des Rechenvorgangs verursacht werden. Da Quantenzustände äußerst empfindlich sind und leicht zerstört werden können, ist dieses Verfahren für Quantencomputer von entscheidender Bedeutung.

Finanzierung der Forschung: https://kyodonewsprwire.jp/attach/202604237994-O11-DaDJ5C71.pdf

Foto/Abbildung: https://kyodonewsprwire.jp/attach/202604237994-O10-e1L56Rhq.pdf

Weiterführende Links: https://kyodonewsprwire.jp/attach/202604237994-O9-QN8TFY9J.pdf 

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Die Schweiz stimmt an diesem Wochenende über eine der umstrittensten Initiativen der vergangenen Jahre ab: „Keine 10-Millionen-Schweiz!“. Der Vorstoß der nationalkonservativen Schweizerischen Volkspartei (SVP), auch bekannt als Schweizerische Volkspartei oder Swiss People's Party, sieht vor, die ständige Wohnbevölkerung des Landes bis 2050 auf maximal zehn Millionen Menschen zu begrenzen. Nach ersten Hochrechnungen tendieren die Stimmbürgerinnen und Stimmbürger dazu, die Initiative abzulehnen – ein Ergebnis, das im Vorfeld keineswegs sicher schien.

Die Initiative, die in der Verfassung verankert werden soll, würde den Bund verpflichten, Gegenmaßnahmen zu ergreifen, sobald die Bevölkerung 9,5 Millionen erreicht. Die Schweiz zählte Ende 2025 bereits gut 9,1 Millionen Einwohner – rund 1,7 Millionen mehr als 2002. Haupttreiber des Wachstums ist die Zuwanderung. Rund 28% der im Land lebenden Menschen besitzen keinen Schweizer Pass. Viele stammen aus EU-Staaten wie Italien, Deutschland und Portugal, hinzu kommen Personen aus Drittstaaten, darunter Asylsuchende.

Unterstützer der Initiative argumentieren, das Land stoße an seine Belastungsgrenzen. Sie verweisen auf steigende Mieten, überlastete Verkehrswege, Staus sowie eine als problematisch wahrgenommene Entwicklung bei Gewalt und Kriminalität, die sie mit einer höheren Zuwanderung verknüpfen. Ziel sei es laut Kampagnenmotto, „zu bewahren, was wir lieben“. Die SVP wirbt mit auffälligen Aufklebern, Fahnen und Plakaten in Nationalfarben, um eine Begrenzung des Bevölkerungswachstums als Schutz der Lebensqualität zu präsentieren.

Gegen die Initiative stellen sich der Bundesrat, das Parlament, die Kantone sowie die meisten übrigen großen Parteien, gestützt von Wirtschaftsverbänden und Gewerkschaften. Sie warnen, ein starres Bevölkerungs- und damit faktisches Zuwanderungslimit könne den bereits bestehenden Arbeitskräftemangel verschärfen. Laut Bundesamt für Statistik waren im ersten Quartal 2026 rund 1,87 Millionen ausländische Erwerbstätige in der Schweiz beschäftigt. Etwa vier von fünf kamen aus EU- oder EFTA-Staaten oder dem Vereinigten Königreich, der Rest aus Drittstaaten. Viele arbeiten in Bereichen wie Gesundheitswesen, Bau und Gastgewerbe – Sektoren, die stark auf Personal aus dem Ausland angewiesen sind.

Ein weiterer Konfliktpunkt ist das Verhältnis zur Europäischen Union. Die Initiative sieht vor, dass die Schweiz in letzter Konsequenz das Abkommen über die Personenfreizügigkeit mit der EU kündigen müsste, sollte die Obergrenze sonst nicht zu halten sein. Gegner befürchten, dies könnte die bilateralen Beziehungen und den Zugang zum europäischen Arbeitsmarkt belasten. Befürworter halten dem entgegen, nur mit klaren quantitativen Vorgaben lasse sich der Druck auf Wohnungsmarkt, Infrastruktur und öffentliche Dienste nachhaltig begrenzen.

Parallel zur Abstimmung über die 10-Millionen-Grenze entscheiden die Stimmberechtigten auch über eine Verschärfung des Zivildienstgesetzes. Im Fokus der innenpolitischen Debatte steht jedoch vor allem die Frage, wie die Schweiz Wachstum, Wohlstand und gesellschaftlichen Zusammenhalt künftig austarieren will. Das Ergebnis der Volksabstimmung dürfte zwar die Initiative selbst klären, die Grundsatzdiskussion über Zuwanderung, Arbeitskräftebedarf und Lebensqualität in der Alpenrepublik jedoch kaum beenden.