Skalierung vereinfachen Infineons Ionenfallen-QPUs befeuern eleQtrons Quantencomputer

Von Michael Eckstein Lesedauer: 4 min

Infineon und eleQtron entwickeln gemeinsam Quantenprozessoreinheiten (QPUs) auf Basis von Ionenfallen des Neubiberger Konzerns. Ziel ist es, die ersten leistungsfähigen und leicht skalierbaren Quantencomputer auf Basis von Ionenfallen herzustellen. Für Infineon ist es die erste kommerzielle Aktivität im deutschen Quantencomputing-Ökosystem.

Modul eines mikrostrukturierten Ionenfallen-Quantenchips von Infineon im Sockel.
Modul eines mikrostrukturierten Ionenfallen-Quantenchips von Infineon im Sockel.
(Bild: Infineon Technologies)

Die Rechenleistung eines Quantencomputer hängt direkt zusammen mit der Zahl der nutzbaren Quantenprozessoreinheiten (QPUs). Diese zu skalieren, stellt bislang eine enorme technische Hürde dar. Eben diese wollen Infineon Technologies (Infineon) und die eleQtron GmbH, ein Pionier im Bereich Quantum Computing (QC) aus dem nordrhein-westfälischen Siegen, überwinden.

Dazu haben beide Unternehmen heute ihre Partnerschaft zur gemeinsamen Entwicklung von Quantenprozessoreinheiten mit Ionenfallentechnologie für skalierbare Quantencomputer bekanntgegeben. Diese zweite Partnerschaft von Infineon mit einem wichtigen Akteur auf dem Gebiet der Ionenfallen stellt die erste kommerzielle Aktivität des Unternehmens im deutschen Quantencomputing-Ökosystem dar. Nach eigenen Angaben unterstreicht dies die erstklassige Position von Infineon als Anbieter von branchenführenden Ionenfallen-QPUs, die mit einem vorhersagbaren, reproduzierbaren und zuverlässigen Ergebnis hergestellt werden.

„Als ein führendes Unternehmen in der Entwicklung von Quantencomputing-Hardware ist es das Ziel von Infineon, die Kernkomponenten zu liefern und zusammen mit unseren Partnern die ersten leistungsfähigen Quantencomputersysteme auf Basis der Ionenfallentechnologie zu ermöglichen. Wir tragen mit unserer einzigartigen Technologie und unseren erstklassigen Fertigungskapazitäten dazu bei, einen Quantennutzen zu erreichen“, sagte Richard Kuncic, Senior Vice President und General Manager Power Systems bei Infineon Technologies. „Dass wir von eleQtron als QPU-Lieferant ausgewählt wurden, wird es uns ermöglichen, unsere Hardware-Roadmap für Quantencomputing zu beschleunigen und unser Geschäft in diesem aufstrebenden Segment auszubauen.“

Mikrowellen statt Laser für Qubit-Kontrolle

„Unsere Partnerschaft mit Infineon ist ein wichtiger Meilenstein in unserem Bestreben, hochgradig skalierbare Quantencomputersysteme mit hoher Rechenleistung zu entwickeln und wettbewerbsfähig für den großen Markt der Geschäftsanwendungen anzubieten“, erklärte Jan Leisse, CEO von eleQtron. „Wir sind zuversichtlich, dass unsere zukunftsweisende Technologie, die auf Ionenfallen und Mikrowellen basiert, in Kombination mit Infineons Kapazitäten und Expertise in der innovativen QPU-Produktion die Grundlage für den Aufbau von Quantencomputersystemen bilden wird, die bis Mitte 2027 für erste Anwendungen bereit sind.“

eleQtron zielt darauf ab, international wettbewerbsfähige Quantenprozessoreinheiten (QPUs) mit hoher Rechenleistung unter Verwendung der vielversprechenden MAGIC-Technologie anzubieten (MAgnetic Gradient-Induced Coupling). Das Konzept ermöglicht die elektrische Kontrolle von Qubits mit Hilfe von Mikrowellen anstelle der üblichen laserbasierten Methode, wodurch ein rekordverdächtig niedriges Übersprechen zwischen benachbarten Qubits erreicht wird.

Vereinfachte Skalierung für höhere Qubit-Zahlen

Dieser bislang einzigartige Ansatz vereinfacht die erforderliche Skalierung der Hardware für höhere Qubit-Zahlen und ergänzt andere Skalierungsstrategien. Infineon und eleQtron wollen auch einen neuartigen, mikrostrukturierten 3-dimensionalen Ionenspeicher erforschen, der den Weg für eine modulare und vielseitige QPU-Architektur bereiten könnte.

Während der Entwicklungsphase wird Infineon eleQtron drei fortlaufend verbesserte Generationen von Ionenfallen sowie das notwendige Fachwissen zur Verfügung stellen, um diese an das MAGIC-Konzept anzupassen. Durch die Anwendung einer Co-Design-Strategie will Infineon seinen Partner eleQtron in die Lage versetzen, Ionenfallen-basierte Quantencomputer mit sukzessiv steigender Funktionalität herzustellen. Diese leistungsfähigen Quantencomputer sollen später auch Nutzern aus Industrie und Wissenschaft über einen Cloud-Zugang zur Verfügung gestellt werden.

Hintergrund zu Infineons Ionenfallen

Laut Infineon beschleunigen die Ionenfallen die Entwicklung leistungsfähiger Quantencomputer zur Lösung von Optimierungsproblemen, die von klassischen Prozessoren nicht gelöst werden können. Die entsprechende Forschung begann bereits im Jahr 2016 am Produktionsstandort von Infineon im österreichischen Villach, wo wissenschaftliche Erkenntnisse mit Quantentechnologien im industriellen Maßstab kombiniert wurden. Der Standort Villach bietet ein einzigartiges Quanten-Testlabor, das für schnelle Testzyklen von Quantencomputersystemen auf Basis der Ionenfallentechnologie ausgelegt ist.

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Mit dem Know-how, neuartige Materialien und Technologien zu industrialisieren und zu kombinieren, bietet Infineon eine fortschrittliche Technologieplattform für maßgeschneiderte Ionenfallen, die vorhersagbare, reproduzierbare und zuverlässige Ergebnisse liefern. Infineon verfolgt verschiedene Ansätze im Bereich Quantencomputing. Neben den Ionenfallen ist das Unternehmen auch auf dem Gebiet der supraleitenden und halbleiterbasierten Qubits aktiv. Als Mitbegründer des Quantum Technology & Application Consortium (QUTAC) treibt Infineon das Thema stetig voran: von der Technologie bis hin zur nutzbaren Anwendung.

Über eleQtron

eleQtron ist der erste deutsche Hersteller von Ionenfallen Quantencomputern. Das Deep-Tech-Startup begann als Forschungsgruppe vom Lehrstuhl für Quantenoptik der Universität Siegen und umfasst heute ein 30-köpfiges Team aus internationalen Experten. Im Jahr 2020 wurde eleQtron von Prof. Dr. Christof Wunderlich, Dr. Michael Johanning und Jan Henrik Leisse in Siegen gegründet.

Das Ziel: Quantencomputer endlich für praktische Anwendungen nutzbar zu machen. Dafür setzt eleQtron auf die eigens entwickelte, bahnbrechende MAGIC-Technologie (MAgnetic Gradient Induced Coupling), die die Steuerung von Ionen-Qubits skalierbar und sehr präzise macht. Zu den Investoren und Geldgebern gehören das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie Earlybird.

(me)

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