Das schweizerische Ingenieur- und Technologieunternehmen ZuriQ hat einen neuen Penning-Ionenfallen-Prozessor entwickelt, um die Quantenrechenleistung zu verbessern | Top 100 Schweizer Innovatoren

Bildquelle: ZuriQ

Das Schweizer Ingenieur- und Technologieunternehmen ZuriQ wurde im Jahr 2024 gegründet. Das Unternehmen widmet sich der Entwicklung eines neuen Penning-Ionenfallen-Prozessors. Dieser Prozessor nutzt ein elektrostatisches Feld und ein homogenes Magnetfeld, um Ionen einzuschließen und die freie Bewegung und dreidimensionale Rekonstruktion von Quantenbits über dem Chip zu ermöglichen. Dadurch kann die Anzahl der von einem Ionenfallen-Quantencomputer verarbeitbaren Quantenbits erheblich erhöht und seine Rechenleistung stark verbessert werden.

ZuriQ ist ein Spin-off der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) und wurde von Pavel Hrmo, Tobias Sägesser und Shreyans Jain gemeinsam gegründet. Pavel Hrmo ist der Chefexecutivoffizier des Unternehmens. Er hat einen Doktorgrad in kontrollierter Quantenmechanik von der Imperial College London und war Postdoktorand an der ETH Zürich und der Universität Innsbruck. Er hat mehr als 10 Jahre Erfahrung in der Ionenfallen-Technologie, der Verbesserung der Quantenkontrolle und der Erweiterung der Rechenleistung. Tobias Sägesser ist der Cheftechnikoffizier des Unternehmens. Er hat einen Doktorgrad von der ETH Zürich und hat zuvor bei Sensirion an der Forschung und Entwicklung gearbeitet. Shreyans Jain ist der Chefwissenschaftsoffizier des Unternehmens und hat ebenfalls einen Doktorgrad von der ETH Zürich.

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Die Ionenfallen-Technologie gehört seit langem zu den effektivsten Technologien im Bereich der Quantenrechnung. Ionenfallen-Quantencomputer verwenden geladene Atome (Ionen) als Quantenbits (die grundlegenden Einheiten der Quanteninformation). Sie fangen die Ionen mithilfe von elektrischen und magnetischen Feldern an bestimmten Positionen ein und steuern die Ionen über Laserstrahlen, um Berechnungen durchzuführen. Die Ionenfallen-Technologie bietet Vorteile wie hohe Qualität der Quantenbits, lange Kohärenzzeiten und hohe Gattertreue. Die Rechenleistung ist stabil und präzise. Allerdings basiert die Ionenfallen-Technologie auf eindimensionalen Ionenketten zur Speicherung von Quantenbits. Eindimensionale Ketten sind schwer zu erweitern, und es ist schwierig, die Anzahl der Quantenbits auf Tausende zu erhöhen.

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ZuriQ hat einen neuen Penning-Ionenfallen-Prozessor entwickelt. Dieser Prozessor nutzt ein elektrostatisches Feld und ein homogenes Magnetfeld, um Ionen über dem Chip einzuschließen und ihre freie Rekonstruktion und Bewegung in zwei- und dreidimensionalen Räumen zu ermöglichen. Dadurch wird die Rechenleistung des Ionenfallen-Quantencomputers erheblich verbessert.

Quantenbits sind die Informations-Einheiten in der Quantenrechnung. Sie nutzen die Quantenzustände von Quantensystemen, um Informationen zu speichern und zu verarbeiten. Quantenzustände, die stabil kontrolliert werden können, können als Quantenbits verwendet werden. Derzeit werden auf dem Markt hauptsächlich radiofrequente Oszillationsfelder zur Ionenfalle eingesetzt, um die Ionen in einer eindimensionalen Kettenstruktur zu beschränken.

ZuriQ verwendet ein homogenes Magnetfeld und ein Gleichstrom-Vierpol-Elektrofeld (Penning-Falle) anstelle des Radiofrequenzfeldes. Dadurch können die Ionen in zwei- und dreidimensionalen Strukturen angeordnet werden, und die Quanteninformation kann flexibler zwischen den Ionen ausgetauscht werden. Um die Ionen einzufangen, platziert ZuriQ Elektroden auf dem Chip, um ein elektrostatisches Feld aufzubringen, und setzt den gesamten Chip in ein homogenes Magnetfeld parallel zur Elektrodenebene. Dadurch werden die Ionen in einer stabilen Potentialmulde gefangen, die durch die gemeinsame Wirkung des elektrischen und magnetischen Feldes entsteht, wobei die elektrische Feldstärke null wird. Durch die Steuerung des elektrischen Feldes kann die Position der Potentialmulde im dreidimensionalen Raum beliebig verschoben werden. Da die Ionen geladen sind, tauschen sie die Quanteninformation über die Coulomb-Kraft miteinander aus. Um Zwei-Quantenbit-Gatteroperationen zwischen beliebigen zwei Quantenbits auszuführen, verkürzt ZuriQ den Abstand zwischen den Ionen, um die Coulomb-Wechselwirkung zu verstärken und besser zu kontrollieren, die Ausführungszeit der Gatteroperationen zu verkürzen und die Dekohärenz zu reduzieren. Anschließend wird die Potentialmulde mit Laserstrahlen bestrahlt, um die Gatteroperationen auszuführen und die flexible Anordnung der Quantenbits zu realisieren.

Basierend auf der bestehenden Technologie plant ZuriQ, ein Rechenmodul mit etwa 10.000 Quantenbits und hoher Treue zu bauen, das für einige erste Anwendungen wie die Arzneimitteldesign, die Suche nach besseren Katalysatoren oder Branchen mit hohen Anforderungen an die Datenschutz eingesetzt werden kann.

Im Juli 2025 kündigten ZuriQ und Infineon Technologies AG eine Partnerschaft an. Beide Seiten werden gemeinsam einen neuen Ionenfallen-Chip für die Quantenrechnung entwickeln und eine dreidimensionale Ionenmatrix mit dynamischer Rekonfigurierbarkeit und geringem Rauschen demonstrieren. Darüber hinaus schloss ZuriQ im September desselben Jahres eine Partnerschaft mit QC Design ab. Das Unternehmen wird die Plaquette-Software von QC Design verwenden, um Quantenrechnungsarchitekturen zu entwerfen, zu simulieren und zu optimieren.

Im Januar 2025 absolvierte ZuriQ eine Seed-Finanzierung in Höhe von 4,2 Millionen US-Dollar. Founderful führte die Investition an, und SquareOne, First Momentum Ventures, OnSight Ventures und QAI Ventures folgten. Die Mittel werden zur Kommerzialisierung der Unternehmensarchitektur und zur Entwicklung des Produktprototyps eingesetzt.

ZuriQ ist eines der auf der Liste der „TOP100 Schweizer Startups“ 2025 aufgeführten Unternehmen. Die Liste der „TOP100 Schweizer Startups“ vereint die besten schweizerischen Startups und wachsenden Technologieunternehmen. Sie ist die international einflussreichste Leitliste im Bereich der schweizerischen Technologieinnovation. Seit 2011 werden jedes Jahr 100 der innovativsten und marktfähigsten schweizerischen Technologieunternehmen und 25 schweizerische wachsende Unternehmen mit hohem Unicorn-Potenzial auf nationaler Ebene ausgewählt. Die Liste umfasst Bereiche wie Lebenswissenschaften, Maschinenbau, Robotik, Informationstechnologie, CO2-neutraler Technologie und Lebensmitteltechnologie. Die Liste der „TOP100 Schweizer Startups“ und die dazugehörigen Veranstaltungen sind das Markenzeichen des schweizerischen Innovationsökosystems und repräsentieren die Spitze der schweizerischen Innovation und die internationale Investitionsfront.

Die chinesische Version der Liste der „TOP100 Schweizer Startups“ 2025 wurde ehrenhaft von Insight Tech veröffentlicht. Insight Tech ist der chinesische Lizenzpartner der Liste der „TOP100 Schweizer Startups“ und ist für die Vermarktung der Liste in China und die Unterstützung der kommerziellen Zusammenarbeit der Listeprojekte mit China verantwortlich. Insight Tech ist ein Dienstleister für die industrielle Innovationszusammenarbeit zwischen Europa (Schweiz) und China. Das Unternehmen setzt sich für die Förderung der Chinesisierung der schweizerischen Innovation und die Internationalisierung der chinesischen Industrie ein, indem es Ökosysteme aufbaut und grenzüberschreitende Fähigkeiten stärkt.

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