Infineon tritt der Koalition deutscher Universitäten bei, die sich auf Quantenprozessoren konzentrieren

Quantencomputer und die Prozessoren, mit denen sie betrieben werden, versprechen, Probleme, die aktuelle Computer nicht lösen können, effektiv zu lösen. Wenn sie in einem weit verbreiteten und wirtschaftlich tragfähigen Maßstab realisiert werden sollen, könnten sich ihre Branchen dramatisch von Auto zu Finanzen verändern.

Obwohl mit dieser Technologie bereits einige vielversprechende Fortschritte erzielt wurden, sind Quantencomputer mit vollem Funktionsumfang noch weit entfernt – es sind noch erhebliche Verbesserungen bei Hardware und Software erforderlich.

Die grundlegenden Komponenten für die Verwendung eines Quantencomputers. Bild mit freundlicher Genehmigung von Die Nationalen Akademischen Wissenschaften der Technischen Medizin

Um die Realisierung des Quantencomputers zu beschleunigen, hat die Infineon Technologies AG – bekannt für ihre Mikrocontroller, Sensoren und Stromleiter, die Stromleitungen und Sicherheitssysteme verwenden – kündigte seine Teilnahme an einem Forschungsprojekt zum Bau von Quantenprozessoren an, die aus supraleitenden Qubits bestehen.

Ein Quantum Qubit Prozessor

Um dieses Ziel innerhalb der nächsten vier Jahre zu erreichen, wurde das Projekt der Bundesregierung – bekannt als Deutscher Quantencomputer basierend auf supraleitenden Qubits (GeQCoS) – vergeben. Damit wird das Projekt einen Prototyp für Quantenprozessoren entwickeln, der aus einigen supraleitenden Qubits mit „grundlegend verbesserten Komponenten“ bestehen wird.

Eine visuelle Darstellung eines Quantenprozessors basierend auf supraleitenden Qubits. Bild mit freundlicher Genehmigung von Chris Hohmann und der Fraunhofer IAF

Das Herzstück dieser Technologie sind die Grundbausteine ​​eines Quantencomputers, die Quantenbits („Qubits“), die mittels stromloser Strömung in supraleitenden Schaltkreisen implementiert werden. Diese Ströme können externen Interferenzen standhalten und ihre Quanteneigenschaften über lange Zeiträume beibehalten. Zusammen mit zuverlässigen und skalierbaren Herstellungsmethoden hat dies zu einer führenden Quantentechnologie geführt, mit der bereits die weltweit ersten Quantenprozessoren gebaut wurden.

Das GeQCoS-Projekt plant, auf dieser Entwicklung aufzubauen, indem die Qubit-Verbindung verbessert wird– Das heißt, die Anzahl der Verbindungen zwischen einzelnen Qubits. Es zielt auch darauf ab, die Qualität der Qubits zu verbessern, um die Fähigkeit des Prozessors zu verbessern, gewünschte Quantenbedingungen schnell zu erzeugen.

Eine Prozessorebene, die für Quantenanwendungen geeignet ist

Die Forscher sagen, dass sie der Interaktion zwischen Hardware und Software besondere Aufmerksamkeit schenken, und ein Bereich der Quantencomputerhardware, der besonders herausfordernd ist, ist Aufbau einer robusten Prozessorebene, um der Komplexität von Quantenalgorithmen gerecht zu werden.

Ein vielversprechender Ansatz unterteilt das Flugzeug in zwei Teile: 1) einen klassischen Prozessor, der das Quantenprogramm „ausführt“, und 2) einen skalierbaren, benutzerdefinierten Hardwareblock, der mit der Steuerungs- und Messebene verbunden ist. Dieser zweite Hardwareblock kombiniert die vom Master-Controller ausgeführten Befehle höherer Ebene mit den Syndrom-Messungen, um die nächste Operation zu berechnen, die an den Qubits ausgeführt werden soll.

Die größte Herausforderung besteht darin, skalierbare Hardware zu erstellen, die schnell genug ist.

Infineons Beitrag

Die Wissenschaftler des Walther-Meißner-Instituts (WMI), des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), des Forschungszentrums Jülich (FZJ) und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik (IAF) . Infineon ist der letzte Spieler, dem er beitritt.

Obwohl in der Pressemitteilung des Unternehmens nicht detailliert dargelegt wird, welchen genauen Beitrag das Unternehmen leisten wird, weist es auf die Expertise von Infineon als Halbleiterhersteller und auf seine Expertise in Bezug auf Maßstab und Herstellungsprozesse hin.

Was wir wissen ist, dass Infineon in der Vergangenheit mit Physikern an der Universität Innsbruck zusammengearbeitet hat, um einen Ionenangriffsquantenprozessor zu entwickeln. Berichten zufolge arbeitet das Unternehmen mit anderen Partnern zusammen, um diese Quantentechnologie anzuwenden.

„Quantencomputer haben den Punkt erreicht, an dem wir Wissenschaft jetzt in die Praxis umsetzen müssen“, sagte Sebastian Luber, Senior Director für Technologie und Innovation bei Infineon.

Luber räumt ferner ein, dass Quantenprozessoren Verbesserungen auf Plattenebene für eine skalierbare Fertigung benötigen – auch im industriellen Maßstab. „Der Trick besteht darin, voranzukommen, auch wenn noch nicht klar ist, welche Technologie am besten geeignet ist“, fügte er hinzu.