Fujitsu en de Technische Universiteit Delft richten samen Fujitsu Advanced Computing Lab Delft op aan de Technische Universiteit Delft. Deze samenwerking is volledig gewijd aan de ontwikkeling van quantumcomputingtechnologieën.

Het quantumlab Fujitsu Advanced Computing Lab Delft is een samenwerking tussen Fujitsu en de Technische Universiteit Delft en is onderdeel van het Fujitsu Small Research Lab-initiatief (1). Met dit initiatief doen Fujitsu-onderzoekers samen met toonaangevende wereldwijde universiteiten onderzoek met topwetenschappers in hun vakgebied, waaronder professoren en de volgende generatie vernieuwers.

Het Advanced Computing Lab wordt opgezet bij het toonaangevende quantumtechnologie-onderzoeksinstituut QuTech, een samenwerking tussen de Technische Universiteit Delft en de Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek (TNO), en heeft als doel het versnellen van de R&D van diamant-spin-quantumcomputing, een technologie waar Fujitsu en QuTech sinds oktober 2020 al gezamenlijk onderzoek naar doen. De twee partners zullen de ontwikkeling van quantumtoepassingen bevorderen en streven naar het realiseren van innovatieve vloeistofsimulatietechnologieën die quantumcomputing toepassen op het gebied van computationele vloeistofdynamicaberekening, waar grootschalige en complexe berekeningen een voortdurende uitdaging vormen.

Diamant-spin quantumtechnologie

Als onderdeel van het versterken van de samenwerking met toonaangevende onderzoeksinstellingen via wereldwijde open innovatie, voert Fujitsu basisonderzoek en ontwikkeling uit naar quantumcomputers met behulp van op diamant gebaseerde spin qubits in samenwerking met de Technische Universiteit Delft.

Tot op heden hebben de twee partners R&D uitgevoerd naar quantumcomputers met diamant-spin qubits, met als doel het creëren van een blauwdruk voor toekomstige modulaire quantumcomputers die kunnen opschalen naar meer dan 1.000 qubits. Om praktische quantumcomputing werkelijkheid te maken, voeren Fujitsu en de Technische Universiteit Delft onderzoek uit naar bijbehorende technologielagen, van het apparaat niveau tot controlesystemen, architectuur en algoritmen. Als gevolg daarvan realiseerden de twee partners de eerste fouttolerante werking van spin qubits in een diamantkwantumprocessor (3) met behulp van de methode van het diamant NV-centrum (4).

Fujitsu en de Technische Universiteit Delft werken verder aan het verbeteren van de prestaties van qubits door het vormen van SnV-centra (5), die steeds meer aandacht krijgen als high-performance diamanten spins, in optische golfgeleiders en door optische koppeling te bevestigen met behulp van respons op het niveau van enkelvoudige fotonen als de eerste demonstratie (arXiv: 2311.12927).

De twee partners richtten het Fujitsu Advanced Computing Lab Delft op, voor het verder versterken van hun samenwerkings- en onderzoeksraamwerk, voor het verbeteren van de ontwikkeling van geavanceerde computertechnologieën op basis van quantumtechnologieën. In de toekomst willen Fujitsu en de Technische Universiteit Delft de nieuwe locatie positioneren als een toonaangevend industrie-academisch onderzoeks- en ontwikkelingscentrum in Japan en Nederland, en zich richten op het bevorderen van verdere samenwerking, inclusief de ontwikkeling van talent dat focust op het vinden van oplossingen voor maatschappelijke vraagstukken met behulp van geavanceerde computertechnologieën.

Innovatieve ontwikkeling

Vivek Mahajan, SEVP, CTO en CPO van Fujitsu Limited, vertelt over de samenwerking: "Het versterken van onze samenwerking met de Technische Universiteit Delft biedt de kans voor het ontsluiten van nieuwe mogelijkheden in quantum. Met de eersteklas technologieën van Fujitsu en getalenteerde onderzoekers van wereldwijde toonaangevende instellingen op dit gebied, kunnen we verder werken aan mogelijke doorbraken in de ontwikkeling van quantumhardware, terwijl we een nieuwe generatie vernieuwers verder helpen."

Prof. Tim van der Hagen, Rector Magnificus/ voorzitter van het College van Bestuurvan de Technische Universiteit Delft, vult daar op aan: "Bij de Technische Universiteit Delft ontwikkelen en leveren we op technologie gebaseerde, innovatieve oplossingen voor maatschappelijke problemen en verkennen we potentiële toepassingen van quantumcomputers in een breed scala van sectoren. TU Delft is de ideale plek voor industrie en wetenschap om samen te werken aan de bevordering van deze sleuteltechnologie. We zijn zeer trots dat Fujitsu, voortbouwend op hun al succesvolle samenwerking met QuTech, Nederland en Delft heeft gekozen voor het oprichten van hun Advanced Computing Lab."

Strategische samenwerking

Dr. Shintaro Sato, Fellow SVP & Head of Quantum Laboratory bij Fujitsu Research, Fujitsu Limited, is ook trots op de ontwikkeling: "We werken al drie jaar nauw samen met de Technische Universiteit Delft aan de technologie van diamant spin qubits. Ik ben trots op wat we tot nu toe samen hebben bereikt, en ben ervan overtuigd dat dit nieuwe laboratorium de basis zal vormen voor een vruchtbare toekomstige samenwerking. We kijken uit naar het verder uitbreiden van deze samenwerking naar het gebied van quantumtoepassingen, en hopelijk het presenteren resultaten die de wereld verbazen."

Kees Eijkel, Directeur Business Development van QuTech, vult aan: "Bij QuTech bouwen we schaalbare technologieën voor quantumcomputers en een quantum internet. We waarderen dan ook onze strategische samenwerking met Fujitsu in quantum computing. Het is een partnerschap dat is gebaseerd op onze complementaire sterke punten en een gedeelde visie op economische impact. We zijn erg trots dat Fujitsu Delft, met zijn uitzonderlijke concentratie van quantumtalent, heeft gekozen als locatie voor het Advanced Computing Lab. We kijken uit naar de mogelijkheid om onze al diepe en significante samenwerking uit te breiden naar aanvullende kansen die Delft biedt."

Overview of the newly developed Fujitsu Advanced Computing Lab Delft

  1. Initial research period:

January 25, 2024 to September 30, 2028

  1. Location:

Delft University of Technology - QuTech / Faculty of Applied Sciences, Delft, The Netherlands 

image
  1. Research contents:
  2. Basic R&D of quantum computers using diamond-based spin qubits

-     Development of a blueprint for scalable modular quantum computing using diamond-spin qubits with both high stability and optical connectivity.

-      Verification of the effectiveness of the above approach by demonstrating operation of quantum algorithms using a small number of diamond spin qubits, and by establishing devices and integrated process technologies necessary for on-chip implementation

  1. Research on the application of quantum computing technology to the field of computational fluid dynamics

-   Development of applications that enable large-scale, high-speed and complex computations in the fluid dynamics field

-     Development of quantum algorithms for fluid dynamics simulations under various conditions and verification of their effectiveness through demonstrations using real-world problems including aerodynamic design for next-generation aircrafts

-     Realization of an innovative fluid simulation technology for fault-tolerant quantum computation (FTQC) (6) that enables highly accurate prediction of particle motion over a wide spatial area required for solving real-world problems; expansion of scope of research to strengthen peripheral technologies necessary for practical applications

  1. Roles and responsibilities:
  2. Basic R&D of quantum computers using diamond-based spin qubits

Fujitsu:

-   R&D of implementation technology required for the construction of quantum computing systems

Delft University of Technology:

-     Proof-of-principle tests of qubit devices and R&D of quantum control protocols

  1. Research on the application of quantum computing technology to the field of computational fluid dynamics (CFD)

         Fujitsu:

-      Performance evaluation and demonstration trials for real-world problems on quantum computer simulators and early-FTQC systems

Delft University of Technology:

-      Development and implementation of a high-performance quantum-CFD solver , construction of a hybrid quantum-classical computational framework for aerodynamic design optimization

image

Overview of the initiatives of the Fujitsu Advanced Computing Lab Delft

  1. Organization:

Researchers from Fujitsu and Delft University of Technology will support activities at the new collaboration hub.

Main members include:

-     Dr. Shintaro Sato (Fellow SVP & Head of Quantum Laboratory at Fujitsu Research, Fujitsu Limited)

-   Kenichi Kawaguchi (Research Director, Quantum Hardware Core Project, Quantum Laboratory at Fujitsu Research, Fujitsu Limited)

-     Shinji Kikuchi (Senior Project Director, Quantum Application Core Project, Quantum Laboratory at Fujitsu Research, Fujitsu Limited)

-   Matthias Möller (Associate Professor, Faculty of EEMCS, Delft University of Technology)

-  Ronald Hanson (Professor, QuTech, Delft University of Technology)

- Tim Taminiau ( Group Leader, QuTech, Delft University of Technology)

-      Ryoichi Ishihara (Associate Professor, QuTech, Faculty of EEMCS, Delft University of Technology)

Related Links

・Fujitsu Small Research Lab:

https://www.fujitsu.com/global/about/research/srl/

・“Fujitsu Commences Joint Research with World-Leading Institutions for Innovations in Quantum Computing” (press release Fujitsu Laboratories Ltd., October 13, 2020): https://www.fujitsu.com/global/about/resources/news/press-releases/2020/1013-02.html

        (Fujitsu Laboratories was integrated into Fujitsu Limited on April 1, 2021)

         ・QuTech:

https://QuTech.nl/

         ・Fujitsu Quantum:

https://www.fujitsu.com/global/about/research/technology/quantum/

Notes

  1. Fujitsu Small Research Lab:

An initiative to achieve greater breakthroughs beyond the results of ordinary joint research. The initiative aims to contribute to the solution of social issues, while accelerating joint research, identifying new research themes, developing human resources, and building medium- to long-term relationships with universities. Fujitsu researchers are embedded at technology incubators at universities in Japan and internationally.

  1. QuTech:

Formally established in 2015 by Delft University of Technology and the Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO). QuTech’s mission is to develop a scalable prototype of a quantum computer and an inherently secure quantum Internet based on the fundamental laws of quantum mechanics.

  1. The world’s first fault-tolerant operation of spin qubits in a diamond quantum processor:

“QuTech and Fujitsu realise the fault-tolerant operation of a qubit” (QuTech press release May 5, 2022): https://QuTech.nl/2022/05/05/QuTech-and-fujitsu-realise-fault-tolerant-operation-of-qubit/, Abobeih et al. (2022), “Fault-tolerant operation of a logical qubit in a diamond quantum processor," Nature, DOI: 10.1038/s41586-022-04819-6 

  1. Diamond NV Center:

A defect consisting of a vacancy in the diamond lattice next to a nitrogen atom, where a carbon atom is typically found.

  1. SnV Center:

A defect consisting of a vacancy in the diamond lattice next to a tin (Sn), where a carbon atom is typically found.

  1. FTQC:

Abbreviation for fault-tolerant quantum computation; performance of quantum computation without errors while correcting quantum errors