JARA-FIT: Neue Konzepte in der Informationstechnologie

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Die halbleiterbasierte Informationstechnologie hat vor etwa 30 Jahren eine industrielle Revolution eingeläutet, deren Produkte bereits heute nahezu alle gesellschaftlichen Bereiche durchdringen. In den nächsten Jahrzehnten werden weitere große Anwendungsfelder hinzukommen.

 

Diese neuen Anwendungsfelder mögen uns heute noch utopisch erscheinen – so zum Beispiel individuelle Simultanübersetzung, Full-Navigation-Systeme für die Automobiltechnik, intelligente Software-Agenten für das Internet und autonome Serviceroboter.

Um dieses Anwendungspotenzial ausschöpfen zu können, wird die Forschung die heutige Siliziumtechnologie bis an ihre absehbaren physikalischen Grenzen skalieren und darüber hinaus alternative Konzepte zum Beispiel der Molekularelektronik, der Spintronik und der Quanteninformationsverarbeitung verfolgen.

Zur Steigerung der Rechenleistung und der Speicherkapazität sowie zur weiteren Miniaturisierung werden auch neue Qualitäten wie die Ankopplung der Bio- und Neurowelt an die Welt der Festkörperelektronik intensiv erforscht.

Die zunehmende Komplexität der Informationstechnologie erfordert dabei die vielschichtige Zusammenarbeit verschiedener Disziplinen und das konzertierte Vorgehen zahlreicher Expertengruppen.

Ziele

Die entsprechende explorative, grundlagennahe Forschung der Informationstechnologie ist an der RWTH Aachen und am Forschungszentrum Jülich in verschiedensten Gebieten international führend. Dies bildet einen idealen Ausgangspunkt für die Schaffung eines starken Verbundes auf dem Gebiet der zukünftigen Informationstechnologie, der durch die Sektion JARA-FIT gebildet wird.

Ziel von JARA-FIT ist der koordinierte Ausbau der Infrastruktur in der Region, der Aufbau einer thematisch fokussierten Ausbildung sowie die gemeinsame Erarbeitung von Forschungsstrategien.

JARA-FIT nutzt dabei die Erfahrungen, die beim erfolgreichen Aufbau des gemeinsamen Ernst-Ruska-Centrums für hochauflösende Elektronenmikroskopie und Elektronenspektroskopie sowie in Helmholtz Virtuellen Instituten gewonnen wurden.

Kooperationspartner für die Informationstechnologie von morgen

An der Initiative JARA-FIT sind insgesamt 33 Institute der RWTH Aachen (22) und des Forschungszentrums Jülich (11) aus den Bereichen Physik, Chemie, Elektrotechnik und Maschinenbau beteiligt, die in Kooperation mit international führenden Unternehmen der Informationstechnologie die Grundlagen für die zukünftige Informationsverarbeitung entwickeln.

Dies umfasst unter anderem

• die Nutzung verschiedener Verspannungseffekte für die Optimierung künftiger Transistoren,
• die Entwicklung von Belichtungsquellen im extremen UV-Bereich für die Herstellung von Bauelementstrukturen bis hinab zu 5 Nonometer,
• Materialentwicklungen, um die bereits in DVDs im Einsatz befindlichen Phasenwechselmaterialien auch für intern adressierbare Speicher, RAM, nutzbar zu machen und bis an ihre physikalischen Grenzen zu miniaturisieren,
• ultraschnell adressierbare magnetische Speicher sowie
• alternative Chiparchitekturen.

Außerdem werden völlig neuartige Konzepte wie die Verwendung von elektrolytischen Vorgängen, einzelnen Molekülen, Nervenzellen oder quantenmechanischer Verschränkung für die Informationsverarbeitung erarbeitet.

Die JARA-Institute

Mit der Gründung der ersten vier JARA-Institute im Bereich der Hirn- und der Informationsforschung kann die JARA einen weiteren Meilenstein in ihrer Geschichte verzeichnen. Die neuen, gemeinsamen Institute sind ein Instrument der Zusammenarbeit und widmen sich gezielt großen gesellschaftlichen Herausforderungen.

Die Entwicklung energieeffizienter Computer- und Kommunikationstechnologie ist das Ziel des JARA-FIT-Instituts „Energy-efficient information technology – Green IT“. Zukünftige Chips benötigten innovative Materialien und Strukturen, um den Hunger nach mehr Leistung und vor allem nach Energieeffizienz stillen zu können. Das Team des JARA-Instituts begibt sich gemeinsam auf die Suche nach einer Lösung für dieses Problem.

Das neu gegründete JARA-FIT-Institut „Quantum Information – QI“ ist der Erforschung der Quanteninformation gewidmet. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verfolgen das Ziel, ihre Vision eines Quantencomputers zu entwickeln und umzusetzen. Der Antrag eines eigenen Sonderforschungsbereichs ist der erste Schritt zur Realisierung dieses Vorhabens. Ein solcher Quantencomputer könnte die Computertechnologie revolutionieren, stellt aber eine große wissenschaftliche Herausforderung dar. JARA bietet eine exzellente Basis, sich einer solchen Herausforderung zu stellen.