LEIPZIG / LONDON (IT BOLTWISE) – Das Leipziger Startup SaxonQ setzt bei Quantencomputern auf künstliche Diamanten statt auf ultrakalte, supraleitende Schaltkreise. Die NV-Zentren sollen als Qubits bei normaler Raumtemperatur funktionieren und damit auf aufwendige Kryostate verzichten. Geplant ist die Hochskalierung auf Systeme mit 128 Qubits und bis zu 512 Qubits für 2026. Entscheidend bleibt aber, ob sich die nötige Kopplung großer Qubit-Zahlen mit ausreichend niedrigen Fehlerraten erreichen lässt.
Die Quantencomputer-Branche hat sich in den vergangenen Jahren stark um ein einziges Bild herum aufgebaut: komplexe Hardware, die mit Kälteanlagen, Vakuumkammern und hochpräzisen Kalibrierungen betrieben werden muss. Genau an dieser Stelle setzt SaxonQ aus Leipzig an. Das Startup aus einer Ausgründung der Universität Leipzig nutzt nicht supraleitende Schaltkreise, sondern sogenannte Stickstoff-Fehlstellen-Zentren (NV-Zentren) in künstlich hergestellten Diamantkristallen als physikalische Basis für Qubits. Dadurch verschiebt sich das Systemdesign weg von der „Kryostat-Logik“ hin zu einem Ansatz, bei dem Quantenhardware näher an typische Industrie-Umgebungen heranrückt.
Technisch betrachtet wird das Herzstück über gezielte Defekte im Kristallgitter erzeugt: In das Kohlenstoffgitter implantieren die Forschenden ein Stickstoffatom, direkt daneben entsteht eine Leerstelle, in der ein Kohlenstoffatom fehlt. Dieses Defektpaar verhält sich in bestimmten Eigenschaften wie ein künstliches Atom und lässt sich als Qubit verwenden. Besonders relevant für die praktische Baugröße ist, dass pro NV-Zentrum mehrere „Recheneinheiten“ gleichzeitig ansteuerbar sein können: Neben dem Elektronenspin des Zentrums dienen auch Kernspins benachbarter Kohlenstoff-Isotope als zusätzliche, separat steuerbare Zustände. In der Summe zielt das System damit auf eine bessere Ausnutzung der vorhandenen Defektstellen ab, statt jeden Freiheitsgrad mit zusätzlicher separater Hardware „erkaufen“ zu müssen.
Der eigentliche Kostentreiber liegt allerdings nicht nur in der Fertigungslogik, sondern in der thermischen Stabilität des Materials. Diamant ist extrem steif und dämpft thermische Schwingungen so stark, dass Quantenzustände im Vergleich zu vielen Alternativen weniger empfindlich gegenüber Temperaturfluktuationen wirken. Im Kern bedeutet das: Die NV-basierten Chips sollen bei Raumtemperatur arbeiten können, während supraleitende Quantenchips typischerweise auf Verdünnungskryostate angewiesen sind, die auf wenige Millikelvin herunterkühlen. Für Betreiber heißt das weniger Infrastrukturaufwand, weniger Energieverbrauch und vor allem mehr Beweglichkeit im Deployment. SaxonQ bringt die Idee deshalb bewusst in eine kompaktere Form – der Anspruch lautet, die Hardware so weit zu miniaturisieren, dass sie in einen „Reisekoffer“-Formfaktor passt. Nach Angaben aus dem Umfeld der DLR-Quantencomputing-Initiative wurde diese Art von Mobilität 2024 in einem Testumfeld aufgegriffen, und das Unternehmen nennt als frühe Zielkunden auch Institute wie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie Fraunhofer-Einrichtungen.
Trotz dieser Vorteile bleibt ein Flaschenhals, der in vielen Quantenarchitekturen zum zentralen Wachstumshindernis wird: das zuverlässige Erzeugen und Kontrollieren von Verschränkung über viele Qubits hinweg. NV-Zentren sind auf atomarer Ebene nicht „beliebig dicht“ verfügbar; die Qubits sind daher räumlich weiter voneinander entfernt als in Systemen, in denen die Kopplung direkt über lithografische Strukturen oder Lasing/laseroptische Wege umgesetzt wird. Damit wird die Skalierung zur Fehlerquelle: Für nutzbares Quantencomputing müssen viele Qubits miteinander gekoppelt werden, entweder über optische Verbindungen wie bei Quanten-Repeatern oder über die Bildung dicht gepackter Cluster von NV-Zentren, die eng genug beieinander liegen, um relevante Wechselwirkungen zu ermöglichen. SaxonQ verweist darauf, dass ein patentiertes, implantationsbasiertes Herstellungsverfahren die kontrollierte Platzierung der NV-Zentren verbessern soll. Aber ob sich daraus ohne signifikant steigende Fehlerraten größere Qubit-Zahlen ableiten lassen, entscheidet sich im Wesentlichen erst im Langlaufbetrieb.
Genau hier wird das angekündigte Roadmap-Tempo interessant: SaxonQ arbeitete 2024 an einer Skalierung von vier auf acht Qubits, und die Hochskalierung soll in Richtung 128 Qubits sowie schließlich bis zu 512 Qubits gehen. Für 2026 nennt das Unternehmen konkret Systeme bis zu 512 Qubits. Laut Darstellung sollen die Prozessoren in Standard-Serverschränke passen und „kontinuierlich laufen“ können, ohne die üblichen Rekalibrierungszyklen und Umgebungskontrollen, die bei ultrakalten Ansätzen nötig sind. Selbst wenn die reine Qubit-Zahl steigt, wird aber entscheidend, wie schnell sich ein quantenrelevanter Fehlerhaushalt (Gate-Fehler, Dekohärenz, Crosstalk) für reale Workloads in den Griff bekommt. In der Praxis bedeutet das: Es geht nicht nur um „mehr Qubits“, sondern um die Qualität der Kopplung und die Stabilität über Stunden und Tage.
Der Standort Leipzig spielt dabei mehr als nur eine PR-Rolle. Leipzig gilt als ein historisch bedeutender Ort für Quantenmechanik und verfügt über eine gewachsene wissenschaftliche Infrastruktur an der Universität, aus der SaxonQ hervorgegangen ist. Das Unternehmen führt die Ausgründung auf die Physikprofessoren Marius Grundmann und Jan Meijer zurück: Grundmann wird mit über drei Jahrzehnten Erfahrung in Nanotechnologie und Halbleiterphysik verbunden, Meijer mit der Entwicklung neuer Ionenstrahl-Implantationsmethoden. Dazu kommt eine betont große geistige Eigentumsbasis: SaxonQ nennt über 220 Patente und Patentanmeldungen. Ergänzt wird das durch eine siebenstellige Investition des Technologiegründerfonds Sachsen sowie durch die Berufung von Frank Schlichting an die operative Spitze, der zuvor Führungserfahrung in IT-, Halbleiter-, Automobil- und Energiebereichen trug. Damit adressiert das Startup nicht nur Laborfragen, sondern auch das klassische Übergangsthema vom Proof-of-Concept zur produktionstauglichen Plattform.
Im Wettbewerb gegen die großen Player verläuft die Story daher weniger als „Qubit-Wettlauf“, sondern eher als Angriff auf das Ökosystem rund um Quantencomputing: Wenn Quantenhardware ohne Kryoinfrastruktur auskommt, sinken Eintrittshürden für Kunden, die nicht selbst Hochkälte betreiben wollen. Das kann insbesondere für Use Cases relevant werden, die Mobilität, Robustheit gegen Umwelteinflüsse oder dezentrale Bereitstellung verlangen. Gleichzeitig bleibt der Markt realistisch: IBM und Google investieren dauerhaft stark in eigene Quanten- und Kontrollstack-Entwicklungen und bringen dafür etablierte Cloud- und Skalierungswege mit. SaxonQ versucht genau hier eine Lücke zu besetzen – mit einem Materialansatz, der die Hardwarekomplexität reduziert, aber die Software- und Fehlerkorrekturfrage nicht ausblendet. Für die Branche wäre das vor allem dann ein echter Paradigmenwechsel, wenn die angekündigte Skalierung nicht nur auf dem Papier funktioniert, sondern in wiederholbaren, messbaren Rechenläufen mit stabiler Fehlerrate.
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