{"id":10426,"date":"2023-06-01T07:00:43","date_gmt":"2023-06-01T05:00:43","guid":{"rendered":"https:\/\/fmd-insight.de\/?p=10426"},"modified":"2024-07-15T14:24:49","modified_gmt":"2024-07-15T12:24:49","slug":"quantencomputing-und-neuromorphen-computings-fmd-qnc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/news\/interviews\/quantencomputing-und-neuromorphen-computings-fmd-qnc\/","title":{"rendered":"Zukunftstechnologien<\/strong> | \u00dcber die Bedeutung von Quanten- und neuromorphem Computing"},"content":{"rendered":"\n
©<\/span>Adobe Stock | smolaw11 <\/div><\/div><\/div>\n
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Im Interview: Dr. Steffen Kurth vom Fraunhofer ENAS und Dr. Thomas Knieling vom Fraunhofer ISIT und IMS<\/strong><\/p>\n<\/div><\/div><\/div> \n <\/div>\n\n \n <\/div>\n\n\n

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Dr. Steffen Kurth [SK] vom Fraunhofer ENAS<\/a> und Dr. Thomas Knieling [TK] vom Fraunhofer ISIT<\/a> und Fraunhofer IMS<\/a> \u00fcber Chancen und Herausforderungen in der Entwicklung neuer Computergenerationen <\/strong>und das enorme Potenzial, das sich aus den erwarteten Leistungssteigerungen ergibt.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n

Was sind die besonderen Eigenschaften von neuromorphem und Quantencomputing?<\/p>\n<\/div>

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[SK] Beim neuromorphen Computing<\/strong> werden auf herk\u00f6mmlichen Elektroniken sogenannte neuromorphe Zellen erg\u00e4nzt, die man umschalten kann. Man hat also eine Elektronik, die sich st\u00e4ndig selbst umkonfiguriert<\/strong>, man bleibt aber dabei, die herk\u00f6mmlichen Zust\u00e4nde Eins und Null wiederzugeben.<\/p>\n

Beim Quantencomputing<\/strong> ist das vollkommen anders; hier geht es um Atome oder Ionen und deren Energiezust\u00e4nde<\/strong>. Diese Energiezust\u00e4nde lassen sich nicht so leicht technisch mit Eins oder Null erfassen, sie sind immer irgendwo dazwischen. Man braucht bei der Auswertung f\u00fcr eine eindeutige Aussage deshalb einen statistischen Mittelwert, um mit guter Wahrscheinlichkeit sagen zu k\u00f6nnen: das ist eine Eins oder eine Null.<\/p>\n<\/div>

Was sind Vorteile und Anwendungen dieser neuen Rechnertechnologien?<\/p>\n<\/div>

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[TK] Beim Neuromorphic Computing geht es darum, Hirnstrukturen nachzustellen<\/strong>. Synapsen arbeiten beispielsweise sehr stark dezentralisiert, verbrauchen viel weniger Energie<\/strong> und sind trotzdem schnell.<\/p>\n

Die Vorteile vom Quantencomputing liegen hingegen darin, dass man bestimmte Aufgaben viel schneller l\u00f6sen<\/strong> kann als mit konventionellen Computern mit bin\u00e4ren Zust\u00e4nden. Zum Beispiel bei der Entwicklung neuer Materialien oder von Medikamenten und neuen Therapien. Auch bei der Energiegewinnung gibt es Herausforderungen, die man mit dem Quantencomputing einfach viel schneller und effizienter l\u00f6sen kann.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n

Die Mikroelektronik ist vor allem ein Enabler, um die notwendigen Komponenten f\u00fcr Qubits bereitzustellen.<\/p>Dr. Thomas Knieling | Fraunhofer ISIT und IMS<\/cite><\/blockquote><\/figure>\n\n\n\n

Wo herrscht noch weiterer Forschungsbedarf und welche Rolle spielt die Mikroelektronik?<\/p>\n<\/div>

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[TK] Viele Entwicklungen liegen nur auf dem Labor-Level vor. Das hei\u00dft, man braucht Technologien, um eine h\u00f6here Integration zu erreichen und so die Anzahl der Qubits zu erh\u00f6hen. Die Mikroelektronik ist vor allem ein Enabler, um die notwendigen Komponenten f\u00fcr Qubits bereitzustellen. Wenn man im gro\u00dfen Ma\u00dfstab viele Qubits erzeugen will, kann dies nur durch Mikroelektronik-Prozesse erreicht werden.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n

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©<\/span>Fraunhofer Mikroelektronik<\/div><\/div>\n<\/div><\/div>\n

Was ist die strategische Bedeutung der neuromorphen und Quanten-<\/strong>Technologien?<\/strong><\/p>\n

\u00bb[SK] Eine Triebkraft ist immer ein wenig die Angst davor, im Weltma\u00dfstab entbl\u00f6\u00dft dazustehen, denn es geht um eine ganz neue Qualit\u00e4t<\/strong>, die erreicht werden kann, wenn die Menge an Rechenoperationen, die zu einer gegebenen Zeit durchgef\u00fchrt wird, so extrem steigt. Durch Quantencomputer werden viele Verschl\u00fcsselungstechnologien, wie wir sie gegenw\u00e4rtig kennen, nicht mehr effektiv einsetzbar.<\/p>\n

Zweitens gehen wir davon aus, dass eine erh\u00f6hte Rechenquantit\u00e4t<\/strong> um mehrere Zehnerpotenzen, \u00e4hnlich wie beim Smartphone in den letzten 10 – 20 Jahren, dazu f\u00fchrt, dass eine ganz neue Qualit\u00e4t an Applikationen m\u00f6glich wird. Dies ist unser \u00bbLockstoff\u00ab, um Quanten und neuromorphes Computing rasch weiterzuentwickeln.<\/p><\/blockquote>\n<\/div><\/div><\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n\n\n\n

Wie stehen Deutschland und Europa international da und wie bindet sich das Projekt \u00bbFMD-QNC\u00ab in das \u00d6kosystem ein?<\/p>\n<\/div>

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[TK] In Deutschland findet schon seit vielen Jahren wegweisende Forschung in den Quantenwissenschaften statt, erste Qubits wurden im Labor erzeugt und auf diesen Grundlagen m\u00fcssen wir aufbauen! Ziel ist es, diese Forschung gemeinsam in Deutschland und Europa weiter voranzutreiben und weltweit eine f\u00fchrende Position einzunehmen. Daf\u00fcr wurden und werden bereits sehr viele Forschungsmittel bereitgestellt.<\/p>\n

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[SK] Das Projekt \u00bbFMD-QNC<\/strong>\u00ab besch\u00e4ftigt sich fachlich mit einer gro\u00dfen Breite unterschiedlicher Technologien f\u00fcr das Quanten- und das neuromorphe Computing. Wir befassen uns dabei mit der Erweiterung der vorhandenen Anlagentechnik<\/strong> und auch damit, die Technik weiter f\u00fcr einen Transfer in die Industrie zu qualifizieren.<\/p>\n

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Es kommt besonders darauf an, einen niederschwelligen Zugang<\/strong> zu erreichen, um kurzfristig und agil neue Technologien aus dem neuromorphen und Quantencomputing testen zu k\u00f6nnen \u2013 technische M\u00f6glichkeiten, die z. B. KMU und Start-ups oft nicht haben. Ein zweiter Punkt ist die Weiterbildung von Fachkr\u00e4ften<\/strong>, die an den Einrichtungen und der neuen Technik erfolgen kann.<\/p>\n

Einen Rahmen um die beteiligten Institute herum zu setzen und die Arbeiten zu koordinieren, ist eine wichtige Aufgabe. Die FMD bietet sich geradezu an, diese Klammer zu bilden. In der Gesch\u00e4ftsstelle der FMD sind die Kr\u00e4fte geb\u00fcndelt, die f\u00fcr die Auftraggeber und Kunden \u2013 ob das jetzt Universit\u00e4ten, Forschungseinrichtungen oder Unternehmen sind \u2013 einen Anlaufpunkt darstellen. Sie alle bekommen einen niederschwelligen Zugang zu den erforderlichen Technologien, werden geguided und die richtigen, f\u00fcr die jeweiligen Probleme geeigneten, Institute werden eingebunden.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n

Wir reden hier von einer ganz neuen und bisher ungeahnten Qualit\u00e4t an Rechenleistung.<\/p>Dr. Steffen Kurth | Fraunhofer
ENAS<\/cite><\/blockquote><\/figure>\n\n\n\n

Quo Vadis, Quanten- und neuromorphes Computing?<\/p>\n<\/div>

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[SK] Wenn das Projekt \u00bbFMD-QNC\u00ab in knapp drei Jahren zu Ende geht, dann geht die Arbeit erst richtig los. Zu diesem Zeitpunkt sind viele neue technische und wissenschaftliche Ans\u00e4tze hervorgebracht, die man dann ohne lange Vorbereitung realisieren kann. Die Entwicklung der Technologien f\u00fcr Quanten- oder neuromorphes Computing ist rasant. Wir k\u00f6nnen uns gegenw\u00e4rtig nicht vorstellen, dass Quantencomputer vielleicht sogar in ein h\u00e4usliches Umfeld einziehen. Aber ich w\u00fcrde dennoch davon ausgehen, dass sie in 10 – 15 Jahren an zahlreichen Stellen in der Wirtschaft, im Bereich KMU, vielleicht sogar bei Enthusiasten im privaten Bereich Einzug gehalten haben.<\/p>\n<\/div> Zum FMD-QNC-Projektportrait<\/a>

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Jetzt das gesamte Interview im Video anschauen<\/strong><\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n \n <\/div>\n\n\n