Forschungsprojekt auf der laufenden Quantencomputing-Konferenz Quantencomputing: Infineon bringt Erfahrung zur Industrialisierung ein

Redakteur: Ulrike Ostler

Im Verbundprojekt „Deutscher Quantencomputer auf der Basis von supraleitenden Qubits“ arbeiten fünf Forschungseinrichtungen zusammen. Auch Infineon beteiligt sich. Das Halbleiterunternehmen will seine Expertise in der industriellen Herstellung von Spezialchips sowie aus Ansätzen des Quantencomputing wie beispielsweise Ionenfallen einbringen.

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Visualisierung eines Quantenprozessors basierend auf supraleitenden Qubits.
Visualisierung eines Quantenprozessors basierend auf supraleitenden Qubits.
(Bild: © Chris Hohmann.)

Vom 1. bis 5 Februar läuft derzeit die Digitalveranstaltung „24th Annual Conference on Quantum Information Processing“. Auch Infineon ist dort vertreten. Denn das Unternehmen ist Infineon ist an mehreren Konsortien zu Quantentechnologien beteiligt, die jeweils verschiedene Ansätze verfolgen. Dazu gehört auch das Projekt Deutscher Quantencomputer auf der Basis von supraleitenden Qubits, sowie „Piedmons“ zu

Ionenfallen-basierten und „Quasar“ zu Silizium-basierten Quantencomputern.

Darüber hinaus ist Infineon bereits seit 2017 als einer der Pioniere bei der Entwicklung der Post-Quantum-Kryptographie aktiv (siehe: „New Hope und Sphincs+ von Infineon; Post-Quantum-Kryptographie auf einem Chip“) und trägt zur Entwicklung und Standardisierung quantensicherer Kryptographie-verfahren bei.

Quantencomputer haben aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften das disruptive Potenzial, in einigen Anwendungsbereichen bisher übliche Computer abzulösen. Sie könnten beispielsweise Simulationen von komplexen Molekülen für die Chemie- und Pharmaindustrie, komplizierte Optimierungen für die Automobil- und Luftfahrtindustrie oder neue Erkenntnisse aus der Analyse komplexer Finanzdaten berechnen.

Bislang sind Quantenrechner darauf beschränkt, spezifische akademische Problemstellungen zu meistern und grundlegend ihre Funktionsweise zu zeigen. Eine geeignete Architektur zur Berechnung praxisrelevanter Probleme erfordert weitere Verbesserungen auf allen Ebenen, von den elementaren Hardware-Bausteinen, den Qubits, bis zur Software- und Anwendung.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 14,5 Millionen Euro geförderte Projekt soll innerhalb von vier Jahren einen zukunftsweisenden Quantenprozessor auf der Basis supraleitender Qubits entwickeln und seine besonderen Fähigkeiten an einem Prototyp demonstrieren. Dafür arbeiten Wissenschaftler am Walther-Meißner-Institut (WMI) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften mit der Technischen Universität München, am Karlsruhe Institute of Technology (KIT), an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg (FAU), am Forschungszentrum Jülich (FZJ) und am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) sowie Infineon zusammen.

Quantencomputing vor der praktischen Anwendung

„Das Quantencomputing ist so weit, dass wir es jetzt aus der Wissenschaft in die praktische Anwendung bringen müssen“, sagt Sebastian Luber, Senior Director Technology und Innovation bei Infineon. „Dafür sind jedoch Verbesserungen der Eigenschaften von Quantenprozessoren erforderlich und ihre industrielle Fertigung muss möglich werden.“

Die Kunst liege darin voranzuschreiten, auch wenn noch nicht klar sei, welche Technologie am besten geeignet ist. Infineon bringe in das Projekt seine Expertise als Halbleiterhersteller mit hoher Kompetenz in Skalierung und Fertigungsprozessen ein. Denn, so führt er weiter aus, „die Methoden zur massenhaften Produktion kleinster Strukturen bei gleichbleibender Qualität sind auch für Qubits notwendig.“

Infineon hat bereits einen neuartigen Ionenfallen-Quantenprozessorchip in Zusammenarbeit mit Experimentalphysikern der Universität Innsbruck entwickelt und kooperiert mit weiteren Partnern, um die Grundlagen für die Verbreitung und Anwendung von Quantentechnologien zu legen.

Weichenstellung für europäisches Wertschöpfungspotenzial

„Wenn wir in Deutschland und Europa bei dieser Zukunftstechnologie nicht allein von amerikanischem oder asiatischem Know-how abhängig werden wollen, müssen wir jetzt mit der Industrialisierung voranschreiten“, erklärt Luber. Noch stünden das Quantencomputing und seine breitere Anwendung am Anfang. „Jetzt werden die Weichen gestellt, wer im technologischen Wettbewerb mit eigenem Know-how der Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft eine neue Dimension eröffnet.“

Das Wertschöpfungspotenzial der Anwendung von Quantencomputing wird allgemein um ein Vielfaches höher als in der Technologie selbst geschätzt. So lege das Vorhaben den Grundstein für die Umsetzung der aktuellen Bundesinitiative zum Bau eines Quantencomputers „made in Germany“. Im engen Zusammenspiel zwischen Wissenschaft und Industrie soll ein deutschlandweites Netzwerk für supraleitende Qubits entstehen.

So steht das Projekt Deutscher Quantencomputer auf der Basis von supraleitenden Qubits steht auch Verbindung mit dem „Munich Quantum Valley“, einem Zusammenschluss der Bayerischen Ministerien, der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, der Fraunhofer-Gesellschaft, der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Max-Planck-Gesellschaft und der Technischen Universität München, das der Freistaat Bayern in den nächsten drei Jahren mit 300 Millionen Euro fördern wird.

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