Infineon sieht die Quantentechnologien als große Chance im globalen Wettbewerb und will helfen, die Technologie voranzutreiben. (Bild: Infineon )
Die Infineon Technologies AG verstärkt ihr Engagement für die Entwicklung der Quantencomputing-Technologie in Deutschland und Europa. Dafür beteiligt sich der Chiphersteller zusätzlich zu bereits bestehenden Initiativen und Kooperationen an sechs weiteren Forschungsprojekten, die im Rahmen des Konjunktur- und Zukunftspakets der Bundesregierung für Quantentechnologien gefördert werden. Infineon bringt in die Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen und Industriepartnern Expertise in der Mikroelektronik und in der industriellen Fertigung sowie als Anwender künftiger Quantencomputer ein.
„Infineon sieht die Quantentechnologien als große Chance im globalen Wettbewerb, denn hier entsteht etwas vollkommen Neues“, sagt Dr. Reinhard Ploss, (Noch) Vorstandsvorsitzender von Infineon. „Es ist noch längst nicht entschieden, welcher technologische Weg den schnellsten Fortschritt ermöglicht und in welchen Anwendungen Quantencomputer erfolgreich sein werden. Infineon erforscht deswegen verschiedene Ansätze. Im Einzelnen geht es um folgende Projekte:
1: ATIQ (Trapped-Ion Quantum Computer for Applications)
Beim Projekt ATIQ (Trapped-Ion Quantum Computer for Applications) entwickeln 25 Partner aus Forschungseinrichtungen und Industrie einen Ionenfallen-basierten Quantencomputer-Demonstrator, der innerhalb von 30 Monaten zuverlässig (99% Güte im Alle-zu-Alle- Gatter-Betrieb) und 24/7 für Anwender bereit steht – einschließlich hybrider Rechenfähigkeiten durch eine Verbindung zu einem HPC (High-Performance-Computing). Zunächst soll dieser Demonstrator mit zehn Qubits arbeiten und später auf mehr als 100 skaliert werden. Infineon bringt dabei seine Kompetenz aus Ionenfallen-Projekten sowie in Ansteuerungs- und Kryoelektronik ein.
2: MuniQC-SC (Munich Quantum Computer based on Superconductors)
MuniQC-SC (Munich Quantum Computer based on Superconductors, Münchner Quantencomputer auf Supraleitungsbasis) entwickelt einen Quantencomputer-Demonstrator auf der Basis von Supraleitern. An dem Projekt, das Labor-, Kleinserien- und Industriefertigung umfasst, arbeiten zehn Forschungs- und Start-up-Partner sowie Infineon, das seine Kompetenzen insbesondere in industriellen Fertigungsprozessen der Halbleiterherstellung einbringt. Ziel der Arbeiten ist es u.a. einen zuverlässigen Betrieb eines solchen Quantencomputers sicherzustellen, und auf der anderen Seite die Peripherie zu schaffen, um die Rechenleistung dieses Computers für eine breite Gruppe von Anwendern per Cloud-Computing zur Verfügung zu stellen.
3: QuMIC (Qubits Control by Microwave Integrated Circuits)
Das Projekt QuMIC (Qubits Control by Microwave Integrated Circuits), an dem insgesamt sechs Partnerinstitutionen arbeiten, fokussiert sich auf die Miniaturisierung der Hochfrequenz- und Ansteuerungselektronik von Quantencomputern, die auf Ionenfallen- oder supraleitenden Qubits basieren. Infineon koordiniert das Projekt und konzentriert sich auf die Erforschung hochintegrierter Computerchips im Hochfrequenzbereich sowie deren Integration in die Quantenelektronik. Außerdem steht die Entwicklung kompakter Multi-Chip-Module im Fokus. QuMIC adressiert mit seiner Wertschöpfungskette die aktuellen elementaren Skalierungsprobleme der Ansteuerelektronik im Bereich des stark wachsenden Marktes für Quantencomputing.
Was Sie schon immer über Quantencomputer wissen wollten
Als im Juni 2021 der erste Quantencomputer in Deutschland von IBM eingeweiht wurde, war das Interesse groß. Aber was verbirgt sich hinter der Technologie? Was kann sie eines Tages leisten, woran wird geforscht und wo lauern Gefahren? Das und mehr erfahren Sie hier.
4: QVOL (Volumenfertigung von Quantensensoren am Beispiel von Magnetfeldsensoren in SiC)
QVOL (Volumenfertigung von Quantensensoren am Beispiel von Magnetfeldsensoren in Siliziumkarbid) ist das erste Quantensensoren-Projekt, an dem sich Infineon beteiligt. Infineon leitet das Forschungskonsortium von insgesamt sechs Partnern. Die Hauptaufgabe von Infineon liegt in der Entwicklung von Quantensensorstrukturen basierend auf Siliziumkarbid-Technologie, die zur Hochvolumenproduktion geeignet sind. Die Quantensensorik soll erste industrierelevante Anwendungen hervorzubringen. Neben der Forschung an Quantensensoren und verwandten Quantentechnologien steht bei QSens im Mittelpunkt, ein regionales Ökosystem für die zukünftige industrielle Fertigung von Quantensensoren zu erschaffen und damit das Themenfeld frühzeitig für Deutschland zu besetzen.
5: QuaST (Quantum-enabling Services und Tools)
Im Rahmen des Projekts QuaST (Quantum-enabling Services und Tools) sollen Software-Werkzeuge entwickelt werden, die Anwendern den Zugang zu Quantencomputern erheblich erleichtert. Es geht darum, die bisher sehr speziellen Programmiermethoden so zu vereinfachen, dass Programmierende nicht mehr über spezielle Quantencomputing-Kenntnisse verfügen müssen, sondern die Software die nötigen Anpassungen an die Hardware im Hintergrund ausführt. Dazu gehört insbesondere die automatisierte Zerlegung von Optimierungsproblemen aus industriellen Fragestellungen für klassische Hochleistungscomputer und Quantencomputer. Um komplexe Optimierungsprobleme in einem ganzheitlichen Ansatz mit möglichst wenig benötigtem Vorwissen des Endanwenders lösen zu können, entwickelt QuaST High-Level-Bibliotheken und Services. Die Entwicklung dieser High-Level-Bibliotheken umfasst ausgehend von den Optimierungsproblemen der Anwendungspartner einen Software-Stack bis hinunter auf die Co-Design-Ebene. In dem Projekt sind sechs Partner beteiligt. Infineon liefert Anwendungsbeispiele aus der globalen Lieferkette.
6: QuBRA (Quantum methods and Benchmarks for Resource Allocation)
Das Projekt QuBRA (Quantum methods and Benchmarks for Resource Allocation) entwickelt Algorithmen und Benchmarking, um den praktisch erzielbaren Vorteil von Quantencomputern im Vergleich zu klassischen Ansätzen zum Beispiel beim Machine-Learning zu bestimmen. Damit kann unter anderem festgestellt werden, wann der Einsatz eines Quantencomputers und wann die Nutzung klassischer Computer sinnvoller ist. Auch in dieses Projekt mit insgesamt sechs Partnern bringt Infineon Anwendungsszenarien aus der Lieferkette ein.
„Mit der Beteiligung an den neuen Projekten verbreitern wir unseren Fußabdruck entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Quantentechnologie, von der Hard- und Software über die industrielle Produktion bis hin zur Nutzung. Die enge Kooperation im Rahmen der Projekte wird die Entwicklung beschleunigen und die Kompetenzbasis für eine erfolgreiche Zukunft etablieren“, erklärt Dr. Ploss die Hintergründe.
Ziel der Forschungsprojekte ist es, Hürden für die Nutzung der Quantentechnologie aus dem Weg zu räumen. Hierfür sollen Demonstratoren gebaut, die elektronische Steuerung integriert sowie Software für die Nutzung von Quantencomputern entwickelt werden. In allen Bereichen sind die Herausforderungen noch groß: Bei der Entwicklung des Quantencomputing hin zur praktischen Nutzung geht es nicht nur darum, mehr und bessere Qubits für Berechnungen zur Verfügung zu stellen. Vielmehr ist ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich, der neben der Hardware auch die Peripherie, die Software sowie Anwendung berücksichtigt.
