ÌÇÐÄÊÓƵ

Quantencomputing ist l?ngst keine auf das Labor beschr?nkte Science-Fiction mehr. Es handelt sich um ein neues Rechenparadigma, das das Potenzial besitzt, Probleme zu l?sen, die f¨¹r klassische Systeme unl?sbar sind. Von der Simulation komplexer Molek¨¹le f¨¹r neue Medikamente bis hin zur Entdeckung neuer Materialien ¨C Quantencomputer werden ganze Branchen revolutionieren. Doch der Bau von Quantencomputern in gro?em Ma?stab erfordert mehr als nur brillante Ideen. Er erfordert erstklassiges Know-how in der Halbleiterfertigung. Hier spielt ÌÇÐÄÊÓƵ eine entscheidende Rolle. Als f¨¹hrende foundry ist ÌÇÐÄÊÓƵ einzigartig positioniert, um die Quantenrevolution voranzutreiben ¨C ganz gleich, welcher Hardware-Ansatz sich letztendlich durchsetzen wird.

Was ist Quantencomputing?
Quantencomputing nutzt die drei Grundprinzipien der Quantenmechanik: Superposition (ein Qubit kann sich gleichzeitig in mehreren Zust?nden befinden), Verschr?nkung (Qubits k?nnen miteinander verbunden sein, sodass der Zustand eines Qubits einen anderen sofort beeinflusst) und Interferenz (die die Wahrscheinlichkeit korrekter Antworten erh?ht und gleichzeitig falsche Antworten ausschlie?t).

W?hrend ein klassisches Bit nur als 0 oder 1 existieren kann, kann ein Qubit in einer ?berlagerung beider Zust?nde gleichzeitig existieren, bis es gemessen wird. Wenn viele Qubits kombiniert werden, wird das System durch eine exponentiell gro?e Menge m?glicher Zust?nde beschrieben, die mathematisch als Amplituden dargestellt werden ¨C eine Eigenschaft, die oft als Quantenparallelit?t bezeichnet wird. Eine Folge von Quantengattern transformiert diese Amplituden, doch wenn das Ergebnis der Berechnung gemessen wird, liefert es immer noch nur ein einziges Ergebnis. Der praktische Vorteil des Quantencomputings liegt in Algorithmen, die Quanteninterferenzen nutzen, um die Wahrscheinlichkeit korrekter Antworten zu erh?hen und gleichzeitig falsche Antworten zu unterdr¨¹cken. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, ein brauchbares Ergebnis zu erhalten, beispielsweise durch Amplitudenverst?rkungstechniken, die Beschleunigungen nach Grover verallgemeinern.

Quantencomputer lassen sich daher am besten als Spezialbeschleuniger betrachten. Bei bestimmten Aufgaben wie der Simulation von Quantensystemen, der strukturierten Suche, der Stichprobenentnahme oder der Ermittlung globaler Eigenschaften sind sie klassischen Systemen ¨¹berlegen, w?hrend sie klassische Computer bei allt?glichen Aufgaben erg?nzen.

Ein Meilenstein f¨¹r die Industrie
Die Auswirkungen von Quantencomputern mit ausreichend leistungsf?higen Qubits werden tiefgreifend sein:

• Pharmazeutika und Biowissenschaften: Pr?zise Molek¨¹lsimulationen k?nnten die Entwicklungszeiten f¨¹r neue Medikamente von Jahren auf Monate verk¨¹rzen.

• Finanzen: Quantenalgorithmen werden die Portfoliooptimierung, die Risikomodellierung, die Betrugsaufdeckung und die Preisberechnung von Derivaten revolutionieren und so schnellere und genauere Einblicke in volatilen M?rkten erm?glichen.

• Logistik und Lieferkette: Eine Echtzeitoptimierung von Routen, Lagerbest?nden und Produktionspl?nen k?nnte die Kosten drastisch senken und die Widerstandsf?higkeit verbessern.

• Materialwissenschaften und Energie: Die direkte Modellierung komplexer Quantenwechselwirkungen zwischen Elektronen k?nnte die Entwicklung bahnbrechender Materialien wie Supraleiter, fortschrittlicher Batterien, Photovoltaik und Festk?rperelektrolyten beschleunigen.

• KI und maschinelles Lernen: Quantenunterst¨¹tzte Modelle versprechen Durchbr¨¹che bei der Mustererkennung und der generativen KI.

• Cybersicherheit: W?hrend Quantencomputer die derzeitige Verschl¨¹sselung gef?hrden (was den ?bergang zur postquantenkryptografischen Verschl¨¹sselung erforderlich macht), erm?glichen sie gleichzeitig eine extrem sichere Quantenschl¨¹sselverteilung.

und sch?tzen den Wert des Quantencomputings auf mehrere zehn bis mehrere hundert Milliarden Dollar j?hrlich, sobald Systeme mit einigen hundert bis tausend logischen Qubits (den f¨¹r zuverl?ssige Berechnungen erforderlichen, fehlerkorrigierten Einheiten) verf¨¹gbar sind.

Die Frage ist nicht, ob es dazu kommt, sondern wann und wie schnell wir dort ankommen.

Der Weg zur Skalierung: Fertigung und die Herausforderung der Modalit?t
Die Quantencomputertechnik tritt in eine neue Phase ein. Die Frage ist nicht mehr, ob Qubits im Labor funktionieren, sondern wie komplette Quantensysteme zuverl?ssig hergestellt und skaliert werden k?nnen, um sie in der Praxis einzusetzen.

Derzeit gibt es in der Branche keinen Konsens hinsichtlich einer einzigen Qubit-Technologie. Zu den f¨¹hrenden Ans?tzen z?hlen supraleitende Schaltungen, gefangene Ionen, photonische Qubits, Silizium-Spin-Qubits, neutrale Atome, topologische Qubits und andere. Jede davon weist unterschiedliche St?rken und Kompromisse hinsichtlich der Fidelity (Genauigkeit der Quantenoperationen), der Koh?renz (wie lange die Qubits ihre ?Quantenheit¡° beibehalten), der Skalierbarkeit (wie viele Qubits lassen sich in ein System packen) und der Betriebstemperatur auf. Diese Vielfalt ist gesund und treibt Innovationen voran, bedeutet aber auch, dass die endg¨¹ltigen Gewinner diejenigen sein werden, die in der Lage sind, zuverl?ssig und zu angemessenen Kosten in gro?en St¨¹ckzahlen zu produzieren ¨C unabh?ngig davon, welche Architektur sich durchsetzen wird.

Genau hier bildet das Halbleiter-Know-how von ÌÇÐÄÊÓƵ die solideste Grundlage f¨¹r das Quanten-?kosystem

Warum ÌÇÐÄÊÓƵ der beste Partner ist ¨C unabh?ngig von der Quantenbit-Technologie
Angesichts der Ungewissheit dar¨¹ber, welche Quantenbit-Technologien sich letztendlich durchsetzen werden, besteht die entscheidende Herausforderung f¨¹r die Branche nicht darin, einzelne Bauelemente im Labor zu testen, sondern eine wiederholbare Fertigung mit hoher Ausbeute zu erm?glichen, die einen klaren Weg zur Serienproduktion aufzeigt. Anstatt auf eine einzige Qubit-Technologie zu setzen, verfolgt ÌÇÐÄÊÓƵ bei der Quanteninformatik einen ?Manufacturing-First¡°-Ansatz ¨C den Aufbau skalierbarer, konfigurierbarer Halbleiterplattformen, die eine breite Palette von Quantenarchitekturen unterst¨¹tzen k?nnen, sobald diese ausgereift sind.

Genau darin unterscheidet sich die Rolle von ÌÇÐÄÊÓƵ im Quanten-?kosystem grundlegend.

Die Strategie von ÌÇÐÄÊÓƵ basiert darauf, bestehende, bew?hrte Halbleiterplattformen zu nutzen und diese bei Bedarf zu erweitern, um den neuen Anforderungen der Quantenphysik gerecht zu werden. Dieser Ansatz reduziert Entwicklungsrisiken, Kosten und Zeitaufwand erheblich im Vergleich zur Entwicklung ma?geschneiderter, einmaliger Prozesse f¨¹r jede einzelne Anwendungsdom?ne. Au?erdem erm?glicht er es den Quantenteams, ihre Roadmaps auf Technologien abzust¨¹tzen, die sich bereits in der Massenfertigung bew?hrt haben.

Unabh?ngig von der jeweiligen Fertigungstechnik konvergieren Quantensysteme zunehmend auf gemeinsame Fertigungsanforderungen: strenge Prozesskontrolle, Materialhomogenit?t, Integration von Elektronik und Photonik, extrem rauscharme Schnittstellen sowie fortschrittliche Verpackungstechniken zur Kombination heterogener Komponenten. Diese Anforderungen decken sich direkt mit den Kernkompetenzen von ÌÇÐÄÊÓƵ als foundry.

ÌÇÐÄÊÓƵ vereint:

• FD-SOI-Technologien wie ^22FDX?, die von der Quantenforschungsgemeinschaft aktiv f¨¹r hochintegrierte klassische Steuerungs-, Auslese- und System-on-Chip-Architekturen untersucht werden

• Hochspannungs- und HF-f?hige Plattformen, die Funktionen power , Signalerzeugung und -verst?rkung erm?glichen, die mit zunehmender Skalierung von Quantensystemen immer wichtiger werden

• Fortschrittliche heterogene Integration und Verpackung, die es erm?glicht, Quantenprozessoren, Steuerelektronik, Photonik und Verbindungsstrukturen zu serienreifen L?sungen auf Systemebene zu kombinieren

• Silizium-Photonik-Plattformen auf 300-mm-Wafern, die eine skalierbare Grundlage f¨¹r photonische Quantensysteme sowie optische Schnittstellen bilden

• Entscheidend ist, dass ÌÇÐÄÊÓƵ Forschung und Entwicklung, Prototypenbau sowie die fr¨¹he Phase der Quantenentwicklung auf derselben industriellen Fertigungsinfrastruktur erm?glicht, die auch f¨¹r die Serienproduktion genutzt wird. Diese Kontinuit?t hilft Entwicklern von Quantensystemen, kostspielige ?berg?nge zwischen Forschungs- und Produktionsanlagen zu vermeiden ¨C eine Herausforderung, die in der Vergangenheit die Skalierbarkeit bei neuen Technologien eingeschr?nkt hat.

In dem Ma?e, wie sich die Quantencomputertechnik von der Experimentierphase hin zu einsatzf?higen Systemen entwickelt, wird die Herstellbarkeit zunehmend dar¨¹ber entscheiden, welche Architekturen skalierbar sind und welche nicht. Durch seine Technologieunabh?ngigkeit und die Konzentration auf erweiterbare, reproduzierbare Fertigungsplattformen bietet ÌÇÐÄÊÓƵ eine stabile Grundlage f¨¹r Innovationen in den Bereichen supraleitende, photonische, spinbasierte, atomare und hybride Quantenans?tze.

In einem Umfeld, das von architektonischer Ungewissheit gepr?gt ist, aber durch die Notwendigkeit der Skalierung vereint wird, besteht die Rolle von ÌÇÐÄÊÓƵ nicht darin, Gewinner auszuw?hlen ¨C sondern sie zu f?rdern.