Innerhalb der kommenden 5 Jahre: QPUs mit Hunderten von Qubits Infineon und Oxford Ionics entwickeln Ionenfallen-Quantenprozessoren

Die Infineon Technologies AG und Oxford Ionics arbeiten gemeinsam an hochperformanten und vollintegrierten Quantenprozessoren (Quantum Processing Units, QPUs). Ziel ist es, Quantencomputing aus dem Forschungslabor zu holen und in die Industrie-Anwendungen zu überführen.

Konkret geht es um die elektronische Qubit-Steuerung (EQC) von Oxford Ionics. Sie soll mit den Engineering- und Fertigungsfähigkeiten von Infineon kombiniert werden sowie der Expertise des Chip-Produzenten in der Quantentechnologie. Nach Einschätzung der Partner schafft dies Grundlagen für die industrielle Herstellung von QPUs mit Hunderten von Qubits in den kommenden fünf Jahren.

Quantencomputing eröffnet vielen Industriezweigen, die ihre Prozesse und Fähigkeiten radikal verbessern wollen, eine neue Dimension der Rechenleistung. Dieses Ziel erfordert die Entwicklung von Qubit-Technologien, die in großem Maßstab fertigbar sind.

Gleichzeitig müssen eine zunehmende Zahl von Qubits gesteuert und die Quantenfehlerraten auf oder unter dem aktuellen Stand der Technik gehalten werden. Die EQC-Technologie von Oxford Ionics bietet eine Möglichkeit zur Integration von Ionenfallen-Qubits (die führende Qubit-Technologie bezüglich Quantenfehlerraten) in die ausgereiften Halbleiterprozesse von Infineon.

Skalierung und Leistung

Chris Ballance, Mitgründer von Oxford Ionics, erläuert: „Die große Herausforderung beim Quantencomputing besteht in der Skalierung bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsfähigkeit. Es gibt Technologien, die eine Skalierung ermöglichen, aber keine Leistungserhöhung bringen, und es gibt Technologien, die die Leistung steigern, aber keine Skalierung ermöglichen.“ Die hauseigene elektronische Steuerung sei so aufgestellt, dass sie beides gewährleisten könne.

„Die Zusammenarbeit mit Infineon und ihren ausgereiften und flexiblen Halbleiterprozessen ermöglicht uns die Zeit bis zu einer kommerziellen QPU zu verkürzen“, fährt er fort. Aufgrund der bisherigen Fehlerraten in der hauseigenen technik benötigten diese Prozessoren „drastisch weniger Qubits zum Lösen von sinnvollen Fragestellungen als andere Technologien.“

Die Agenda

Die Zeitpläne sind straff:

• So sollen die ersten Geräte von Oxford Ionics Ende 2022 über die Cloud zugänglich sein, was kommerziellen Akteuren einen Zugriff auf diese technologisch führenden Quantencomputer ermöglicht.

• Vollintegrierte Versionen mit ausreichend hoher Leistung zur Skalierung auf Hunderte von Qubits sollen in weniger als zwei Jahren verfügbar sein.

• Letztlich wollen Infineon und Oxford Ionics innerhalb von fünf Jahren einzelne, vollintegrierte QPUs anbieten, die Hunderte von Qubits zugänglich machen. Diese werden mithilfe der Quanten-Netzwerktechnologie von Oxford Ionics vernetzt werden und ein Quanten-Supercomputing-Cluster bilden.

Stephan Schächer, Director of New Application, Innovation and Quantum Computing bei der Industrie Division von Infineon, erläurtert: „Die Rolle von Infineon ist es, die bahnbrechende Arbeit von Oxford Ionics so zu skalieren, dass relevante Qubit-Zahlen und niedrige Fehlerraten erreicht werden. Die Ionenfallen von Infineon können dies in Kombination mit unseren vorhersagbaren, wiederholbaren sowie zuverlässigen Produktions- und Montagefähigkeiten ermöglichen.“

Die Ionenfallenmodule von Infineon

Ionenfallen von Infineon beschleunigen die Entwicklung leistungsfähiger Quantencomputer zum Lösen von Optimierungsproblemen, die mit herkömmlichen Computern nicht adressierbar sind. Diese Forschung begann bereits 2016 am Infineon-Standort in Villach, um wissenschaftliche Erkenntnisse mit Quantentechnologien im Industriemaßstab zu kombinieren.

Auf Basis von der Expertise in Sachen Industrialisierung und dem Kombinieren von neuartigen Materialien und Technologien bahnt Infineon den Weg zu Tausenden von Qubits durch Zusammenarbeit mit Partnern für kryofähige Steuerelektronik und Optikintegration. Dadurch sollen sich Forscher und Unternehmen auf ihre Kernaufgaben konzentrieren können, die Grenzen von Wissenschaft und Forschung erweitern und erfolgreiche und überzeugende Quantencomputing-Systeme entwickeln, die Industrie und Forschung das Lösen von relevanten Problemen ermöglichen.

Neben den Ionenfallen

Doch verfolgt Infineon verschiedene Ansätze für Quantencomputing. Neben Ionenfallen beschäftigt sich das Unternehmen auch mit supraleitenden und halbleiterbasierten Qubits. Als Mitgründer des Quantum Technology and Application Consortium (QUTAC) unterstützt Infineon das Thema von der Technologie bis zur umsetzbaren Anwendung.

Quantum Technology and Application Consortium (QUTAC) gegründet

Führende deutsche Konzerne verständigen sich auf großflächige Anwendung

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