Infineon: Forschungsprojekt zu Quantencomputing

Die Infineon Technologies AG arbeitet im Verbundprojekt "Deutscher Quantencomputer auf der Basis von supraleitenden Qubits" mit führenden Wissenschaftler*innen von fünf Forschungseinrichtungen in Deutschland zusammen, um die Entwicklung und Industrialisierung des Quantencomputings voranzutreiben. Europas führender Halbleiterhersteller bringt dabei seine Expertise in der industriellen Herstellung von Spezialhalbleiterchips sowie aus Ansätzen des Quantencomputing wie beispielsweise Ionenfallen ein.

Quantencomputer haben aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften das disruptive Potenzial, in speziellen Anwendungsbereichen bisher übliche Computer abzulö-sen. 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 akademi-sche Problemstellungen zu meistern und grundlegend ihre Funktionsweise zu zeigen. Eine geeignete Architektur zur Berechnung praxisrelevanter Probleme er-fordert 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*innen 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.

"Das Quantencomputing ist so weit, dass wir es jetzt aus der Wissenschaft in die praktische Anwendung bringen müssen", sagt Sebastian Luber, Senior Director Technology & Innovation bei Infineon. "Dafür sind jedoch Verbesserungen der Eigenschaften von Quantenprozessoren erforderlich und ihre industrielle Fertigung muss möglich werden. Die Kunst liegt darin voranzuschreiten, auch wenn noch nicht klar ist, welche Technologie am besten geeignet ist. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit hochkarätigen Wissenschaftler*innen auf dem Gebiet des Quantencomputings in Deutschland. Infineon bringt in das Projekt seine Expertise als Halbleiterhersteller mit hoher Kompetenz in Skalierung und Fertigungs-prozessen ein. Die Methoden zur massenhaften Produktion kleinster Strukturen bei gleichbleibender Qualität sind auch für Qubits notwendig", sagt Luber. Infineon hat bereits einen neuartigen Ionenfallen-Quantenprozessorchip in Zusammen-arbeit 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 stehen 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 Quanten-computing liegt um ein Vielfaches höher als in der Technologie selbst. Das Vorhaben legt den Grundstein für die Umsetzung der aktuellen Bundesinitiative zum Bau eines Quantencomputers "made in Germany". Im engen Zusam-menspiel zwischen Wissenschaft und Industrie soll ein deutschlandweites Netzwerk für supraleitende Qubits entstehen.

Genauere Informationen zu den Teilnehmern des Forschungsprojekts sind in der Anlage enthalten.

Weitere Aktivitäten von Infineon
Infineon ist an mehreren Konsortien zu Quantentechnologien beteiligt, die jeweils verschiedene Ansätze verfolgen. Dazu gehört das vorliegende Projekt, das auf supraleitende Qubits setzt sowie PIEDMONS zu Ionenfallen-basierten und QUASAR zu Silizium-basierten Quantencomputern. Bereits seit 2017 ist Infineon  als einer der Pioniere bei der Entwicklung der Post-Quantum-Kryptographie aktiv und trägt zur Entwicklung und Standardisierung quantensicherer Kryptographie-verfahren bei.  Das Unternehmen wird kommende Woche auf der "24th Annual Conference on Quantum Information Processing" www.mcqst.de/qip2021/ vertreten sein. Die Veranstaltung findet vom 1. bis 5. Februar 2021 digital in München statt.

Über Infineon
Die Infineon Technologies AG ist ein weltweit führender Anbieter von Halbleiter¬lösungen, die das Leben einfacher, sicherer und umweltfreundlicher machen. Mikroelektronik von Infineon ist der Schlüssel für eine lebenswerte Zukunft. Mit weltweit rund 46.700 Beschäftigten erzielte das Unternehmen im Geschäftsjahr 2020 (Ende September) einen Umsatz von mehr als 8,5 Milliarden Euro. Durch die Übernahme der US-amerikanischen Cypress Semiconductor Corporation im April 2020 gehört Infineon zu den zehn größten Halbleiterunternehmen weltweit.

Weiterführende Links

www.infineon.com
Foto: Chris Hohmann