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Quantencomputing macht Fortschritte, doch der langfristige Erfolg hängt von einem Faktor ab, den man eher aus der klassischen Chipwelt kennt: hochvolumige, industrielle Produktion mit passenden Prozessen, Packaging- und CryoCMOS-Lösungen.
Problemstellung auf Anwenderseite
Die vergangenen Jahre waren im Quantenbereich vor allem von spektakulären Labor-Demonstrationen geprägt: neue Qubit-Typen, Rekordzahlen an Qubits, komplexe Versuchsaufbauten. Für Forschung und Prototypen ist das ein wichtiger Fortschritt, doch für IT-Entscheider, die konkret an Einsatzszenarien denken, entsteht damit ein neues Problem: Die meisten Systeme sind Unikate, schwer reproduzierbar und kaum in größerer Stückzahl verfügbar. Genau hier verschiebt sich aktuell der Fokus der Industrie: Weg von einmaligen Experimenten, hin zu der Frage, wie sich Quantenprozessoren und ihre Steuer- und Ausleseelektronik mit bekannten CMOS-Prozessen und auf 300‑mm‑Wafern fertigen lassen. Denn erst wenn QPUs, CryoCMOS‑ICs und Packaging-Lösungen standardisiert und in Serie herstellbar sind, wird aus Quantencomputing ein planbares Infrastruktur-Thema – vergleichbar mit anderen High-Performance-Computing-Ressourcen.
Business Values und Mehrwert für Anwender
Für Anwenderunternehmen ergibt sich der Mehrwert von Quantencomputing nicht allein aus physikalischen Effekten, sondern aus der Kombination aus Leistung und industrieller Herstellbarkeit. Dieser Schritt ist als Übergang von „Experimenten“ zu „Systemen“ beschreibbar, bei denen Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und Manufacturability entscheidend sind.
Serienfertigung ermöglicht dabei drei zentrale Business Values:
Planbarkeit der Hardware-Roadmap: Dedizierte Einheiten wie GF’s Quantum Technology Solutions sollen komplette Hardware-Stapel von QPU über CryoCMOS bis Packaging über mehrere Generationen hinweg liefern.
Skaleneffekte und Kostensenkung: Hohe Volumina auf bestehenden Fertigungslinien – etwa auf der 22FDX‑Plattform – senken Stückkosten und erlauben industrielle Qualitätssicherung.
Ökosystem und Supply-Chain-Sicherheit: Partnerschaften mit Quanten-Start-ups und Security-Spezialisten wie Quantum Motion und SEALSQ bauen einen vernetzten Stack aus QPUs, Steuerchips und Post-Quantum-Kryptografie auf.
Innovationspotenzial: Vom Prototyp zur Plattform
Ein Beispiel für das Potenzial industrieller Fertigung ist der „Bloomsbury“-Chip von Quantum Motion, der auf GF’s 22FDX‑Plattform hergestellt wurde. Das Design integriert 1.024 Quantum Dots auf weniger als 0,1 mm² Fläche und kann in wenigen Minuten charakterisiert werden – rund zwei Größenordnungen schneller als bisher üblich. Die zugrunde liegende Botschaft: Wenn Quantenstrukturen auf bewährten Fertigungslinien entstehen, lassen sich völlig neue Skalierungs- und Teststrategien realisieren. Parallel dazu wird im Rahmen von Forschungsprogrammen wie QSolid an kryogenen Plattformen gearbeitet, die speziell für den Betrieb von Quantenhardware bei sehr tiefen Temperaturen ausgelegt sind. Solche Plattformen verbinden die Vorteile von FD‑SOI‑Technologie – etwa breiter Temperaturbereich und Energieeffizienz – mit Quantenanforderungen wie geringer Rauschleistung und dichter Integration. Daraus entstehen nicht nur einzelne Chips, sondern langfristig skalierbare Quantenplattformen, die sich in klassische HPC‑Stacks integrieren lassen.
Technische Schlüssel: CryoCMOS und Packaging
Ein weiteres relevantes Thema ist zudem die Bedeutung von CryoCMOS – also CMOS‑Schaltungen für den Betrieb bei Temperaturen im Bereich weniger Kelvin. Diese Elektronik ist entscheidend, weil sie Steuer- und Auslesesignale direkt in der Nähe der Qubits bereitstellen und damit die Zahl der notwendigen Leitungen und Schnittstellen zu Raumtemperatur‑Elektronik drastisch reduzieren kann. Hinzu kommt die Frage des Packaging: zukünftige Quantenlösungen werden auf 3D‑heterogener Integration basieren – inklusive supraleitender Interconnects, die QPU, CryoCMOS‑ICs und gegebenenfalls weitere Beschleunigerchips zu einem zusammenhängenden System verbinden. Dieses Packaging entscheidet unter anderem darüber, wie viele Qubits praktisch adressierbar sind, welche Bandbreiten zur Verfügung stehen und wie stabil die Systeme im Dauerbetrieb sind. Für Anwender entsteht daraus eine neue Generation von „Quantum Systems“, die sich eher wie klassische Server- oder Appliance‑Produkte verhält als wie Laboraufbauten.
Kosten, Nutzen, Risiken: Was Unternehmen beachten sollten
Ein Teil der Wahrheit ist, dass Quantencomputing zunächst zusätzliche Kosten verursacht – etwa für kryogene Infrastruktur, spezialisierte QPUs und Steuerchips sowie für die Integration in vorhandene IT-Landschaften. Gleichzeitig werden sich diese Investitionen lohnen, wenn Quantenressourcen klar definierte Probleme schneller oder präziser lösen, etwa in Optimierung, Kryptografie oder Simulation. Das zentrale Risiko besteht darin, auf Hardware-Stacks zu setzen, die nicht über den Prototypenstatus hinauskommen. Die aktuelle Entwicklung bei GF beispielsweise – inklusive Bloomsbury‑Chip, QSolid‑Plattform und Quantum Technology Solutions – adressiert dieses Risiko, indem sie auf industriell erprobte Prozesse, langfristige Roadmaps und Partnerschaften quer durch den Stack setzt. Unternehmen sollten daher bei der Auswahl von Quantenpartnern nicht nur auf die physikalische Leistungsfähigkeit der Qubits schauen, sondern auch auf Fragen wie Fertigungskapazität, Packaging‑Strategie und Ökosystem.
Ausblick: Quantencomputing als Industrie
Der aktuelle Wandel sollte als Übergang von einem wissenschaftlich getriebenen Feld hin zu einer Industrie, die von Plattformen, Lieferketten und Partnern geprägt ist verstanden werden. In diesem Kontext wird die nächste Phase des Quantencomputings weniger von Einzelrekorden und mehr von der Frage bestimmt, was sich tatsächlich bauen, liefern und über Jahre hinweg weiterentwickeln lässt. Für IT- und Technologieentscheider heißt das: Quantencomputing sollte heute vor allem durch die Brille von Industrialisierung und Fertigung betrachtet werden. Wer versteht, wie Unternehmen ihre Quantum Technology Solutions, CryoCMOS Ecosysteme und Partnerschaften aufbauen, kann besser einschätzen, wann Quantenressourcen zu einem regulären Bestandteil von HPC Strategien und Sicherheitsarchitekturen werden.
