Infineon und Oxford Ionics

Quantenprozessoren für die Industrie

6. Juli 2022, 12:32 Uhr | Heinz Arnold
Ein in der Fab in Villach von Infineon mit Hilfe gängiger IC- und MEMS-Fertigungsmethoden hergestellter Ionenfallen-Chip.
Ein in der Fab in Villach von Infineon mit Hilfe gängiger IC- und MEMS-Fertigungsmethoden hergestellter Ionenfallen-Chip: Jetzt können diese Chips, die die Basis für Ionenfallen-Quantencomputer bilden, in präzisen und wiederholbaren, industrietauglichen Prozessen hergestellt werden
© Infineon

Infineon und Oxford Ionics wollen gemeinsam einen hochperformanten, vollintegrierten industriell herstellbaren Quantenprozessoren mit Hunderten von Qubits entwickeln.

In der Quantum Processing Unit (QPU) werden die einzigartige elektronische Qubit-Steuerung (EQC) von Oxford Ionics mit den Engineering- und Fertigungsfähigkeiten sowie der Expertise in der Quantentechnologie von Infineon kombiniert. Beide Partner wollen so die Grundlagen für die industrielle Herstellung von QPUs mit Hunderten von Qubits in den nächsten fünf Jahren schaffen. Ziel ist es, die Quantencomputing-Technologie aus dem Forschungslabor zu holen und in die Industrieanwendung zu überführen.

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.

»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«, sagt Chris Ballance, Mitgründer von Oxford Ionics. »Unsere elektronische Steuerung ist hervorragend aufgestellt, um beides zu gewährleisten. Die Zusammenarbeit mit Infineon und ihren ausgereiften und flexiblen Halbleiterprozessen ermöglicht uns die Zeit bis zu einer kommerziellen QPU zu verkürzen. Aufgrund unserer marktführenden Fehlerraten benötigen diese Prozessoren drastisch weniger Qubits zum Lösen von sinnvollen Fragestellungen als andere Technologien.«

Die ersten Geräte von Oxford Ionics werden 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.

»Die Rolle von Infineon ist es, die bahnbrechende Arbeit von Oxford Ionics so zu skalieren, dass relevante Qubit-Zahlen und niedrige Fehlerraten erreicht werden«, sagt Stephan Schächer, Director of New Application, Innovation and Quantum Computing der Industrie Division von Infineon. »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. Infineon kennt sich mit der Industrialisierung und dem Kombinieren von neuartigen Materialien und Technologien aus und bietet eine fortgeschrittene Technologieplattform für maßgeschneiderte Fallen, die prognostizierbar, wiederholbar und zuverlässig sind. Auf Basis dieser Plattform bahnt Infineon den Weg zu Tausenden von Qubits durch Zusammenarbeit mit Partnern für kryofähige Steuerelektronik und Optikintegration. Dadurch können sich Forscher und Unternehmen auf ihre Kernaufgaben konzentrieren, die Grenzen von Wissenschaft und Forschung erweitern und erfolgreiche und überzeugende Quantencomputing-Systeme entwickeln, die Industrie und Forschung das Lösen von relevanten Problemen ermöglichen.

Infineon verfolgt 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.
 


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