US-Professor Fa Foster Dai zu Gast an der TU Braunschweig
Als Forscher vor über 70 Jahren die ersten Transistoren entwickelten, konnten sie nicht ahnen, welch tiefgreifende Folgen diese Technologie für unser heutiges Leben haben würde. Heute kommen Milliarden von Transistoren in integrierten Schaltkreisen in unseren Alltagsgeräten wie Computern und Smartphones zum Einsatz. Für Professor Fa Foster Dai von der Auburn University in Alabama (USA) ist es klar eine der wichtigsten Erfindungen der Menschheitsgeschichte. Der Experte für Chiptechnologie ist gerade im Sabbatical für zweieinhalb Monate zu Gast an der TU Braunschweig. Auf Einladung von Professor Vadim Issakov bringt er seine Kompetenzen etwa für die Projekte des Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) im Institut für CMOS Design ein.
Vor zehn Jahren lernten sich die beiden Chip-Begeisterten kennen. Fa Foster Dai ist damals bereits fest als Professor für Chipdesign in drahtlosen und satellitengestützten Kommunikationsnetzen an der Auburn University etabliert, während Vadim Issakov gerade eine Karriere als Chip-Entwickler beim Halbleiterhersteller Intel verfolgte. Zusammen mit einigen Gleichgesinnten organisieren sie eine Konferenz zu integrierten Schaltkreisen. Dai: „Ich war und bin sehr beeindruckt von den Vorträgen, die Vadim auf internationalen Konferenzen hält. Als wir uns im letzten Jahr mal wieder persönlich treffen konnten, fragte ich ihn nach seinen aktuellen Projekten an der TU Braunschweig. Alleine die Antwort ‚Quantencomputer‘ hat mich so fasziniert, dass ich meine Sabbatical-Pläne auf Braunschweig zugeschnitten habe. Ich wollte dabei sein und die Projekte und das Team dahinter kennenlernen.”
Chips für alle Fälle
Es gibt viele Wege einen Quantencomputer zu bauen. Aktuell entstehen etwa im Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) Quantencomputer auf Basis gefangener Ionen. Doch auch wenn diese Rechner völlig anders als unsere bisherigen Computer funktionieren, brauchen sie dennoch Hilfe von klassischen integrierter Schaltungen. Teilweise mit sehr spezifischen Fähigkeiten. So braucht es Chips, die nahe am absoluten Temperatur-Nullpunkt nicht nur funktionieren, sondern dabei möglichst keine Wärme emittieren. „Der Quantencomputer des QVLS setzt beispielsweise auf Chips, die den Energiezustand der Ionen kontrollieren und sie mit präzisen Mikrowellensignalen in einer kryogenen Umgebung bewegen können. Hier kann ich zum Projekt am Institut für CMOS-Design meine Erfahrungen mit Chips teilen, die im kalten Weltraum über Jahre arbeitsfähig sind“, erklärt der amerikanische Gastprofessor.
Auf der technologischen Seite bringt Fa Foster Dai zudem seine Expertise im Bereich der Datenkonvertierer nach Braunschweig. Diese wandeln beispielsweise die analogen Signale eines Mikrofons für den digitalen Speicher einer Audio-CD um. Im Wissenschaftsbereich geht es analog darum, Messsignale wie drahtlose Kommunikations- und Sensorsignale in digitale Daten zu konvertieren. Mit den hohen technischen Anforderungen an die chipbasierten Geräte, wachsen auch die Herausforderungen in ihrem Design. Nachdem das Braunschweiger Team um Professor Vadim Issakov in der Vergangenheit bereits intensiv die Veröffentlichungen von Dai studiert hat, haben sie jetzt die Möglichkeit direkt im Labor mit ihm zusammenzuarbeiten. Das kommt nicht nur den Arbeiten fürs Quantencomputing zugute, sondern auch Projekten zu Themen wie dem künftigen Mobilfunkstandard 6G, biomedizinischen Sensoren oder dem Radar autonomer Fahrzeuger.
Mikroelektronisches Disneyland – Auftakt für mehr Zusammenarbeit
Professor Fa Foster Dai und Professor Vadim Issakov arbeiten unter anderem gemeinsamen an integrierten Schaltungen für den QVLS-Quantencomputer. Bildnachweis: Kristina Rottig/TU Braunschweig
Die Themenvielfalt am Institut für CMOS-Design zeigt für Außenstehende eindrucksvoll, warum Chipdesign als Spitze des technologischen Fortschritts gilt. Für den Gastprofessor ist es geradezu ein mikroelektronisches Disneyland. „Vadims Team verfolgt nicht nur eine Vielzahl von spannenden Projekten, sondern die Entwürfe sind einfach innovativ und vielversprechend. Entsprechend genieße ich wirklich jeden Moment, den ich mit dem talentierten Team unter der Leitung von Professor Issakov an der TU Braunschweig arbeite.“
Zudem planen Issakov und Dai, dieses Momentum auch langfristig zu nutzen. Dai sieht seinen Besuch an der TU Braunschweig als Auftakt einer langen und fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen den beiden Teams, die sich auch auf die Zusammenarbeit der Universitäten ausweiten kann. Aktuell suchen die beiden Chip-Experten nach passenden Förderinstrumenten, damit die Zusammenarbeit über die Ländergrenzen hinweg Fahrt aufnimmt. Genau diese Zusammenarbeit ist der Schlüssel, um die großen Herausforderungen der Mikroelektronik zu meistern. Dai: „Zusammen erreichen wir mehr – und glücklicherweise muss man dafür heute auch nicht mehr durchgehend am gleichen Ort sein.“