JARA-FIT: Neue Konzepte in der Informationstechnologie
Halbleiterbasierte Informationstechnologie ist heute aus nahezu keinem Bereich unserer Gesellschaft mehr wegzudenken. In den letzten Jahren – und mit Blick auf die Zukunft – eröffnen sich ständig neue, spannende Anwendungsfelder.
Was vor Kurzem noch wie Science-Fiction wirkte, ist heute oft schon Realität: Individuelle Simultanübersetzungen, vollautomatische Navigationssysteme in Autos, intelligente Software-Agenten im Internet oder autonome Serviceroboter. Technologien, die früher utopisch erschienen, sind inzwischen fester Bestandteil unseres Alltags – und die Entwicklung geht rasant weiter.
JARA-FIT bündelt die Kompetenzen der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich, um gemeinsam zukunftsweisende Konzepte und neuartige Materialsysteme für die Informationstechnologie von morgen zu entwickeln. Im Fokus stehen dabei verstärkt vielversprechende Forschungsfelder mit hohem Transformationspotenzial für Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft wie z.B. neuromorphes Computing und Quantencomputing.
Das neuromorphe Computing orientiert sich an den Funktionsprinzipien des menschlichen Gehirns. Es verspricht große Fortschritte bei der Entwicklung intelligenter, lernfähiger Systeme sowie besonders energieeffizienter Formen der Datenverarbeitung.
Quantencomputing hingegen nutzt gezielt quantenmechanische Effekte, um Rechenprobleme zu lösen, die mit klassischen Computern nicht mehr beherrschbar sind. Damit eröffnet es völlig neue Perspektiven für die Simulation komplexer Systeme, etwa in der Materialforschung, Chemie oder Kryptographie.
Um diese Zukunftstechnologien zu erschließen, werden alternative Konzepte wie Molekularelektronik, Spintronik und hybride bioelektronische Systeme erforscht. Ein weiterer zentraler Baustein ist die Entwicklung und Anwendung neuartiger Materialien – etwa Heterostrukturen auf Basis zweidimensionaler (2D) Materialien, die einzigartige elektronische, optische und topologische Eigenschaften bieten.
Ein besonderer Schwerpunkt liegt zudem auf der Integration biologischer und neuronaler Systeme mit der Festkörperelektronik, um die Brücke zwischen natürlichen Informationsverarbeitungssystemen und technischer Umsetzung zu schlagen.
Die wachsende Komplexität dieser Forschungsansätze erfordert eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit – über Fachgrenzen hinweg und im koordinierten Zusammenspiel unterschiedlichster Arbeitsgruppen in Aachen und Jülich, sowie hervorragender Infrastruktur wie das Ernst-Ruska-Centrums für hochauflösende Elektronenmikroskopie und Elektronenspektroskopie oder der Reinraum der Helmholtz Nano Facility.
Zu den bisherigen Erfolgen von JARA-FIT gehören dabei auch die Entstehung mehrerer Forschungscluster wie NeuroSys, Neurotec, die Etablieriung des Instituts für Quanteninformation (IQI) sowie die erfolgreiche Einwerbung des Exzellenzclusters ML4Q.
Ziele
Die entsprechende explorative, grundlagennahe Forschung der Informationstechnologie ist an der RWTH Aachen und am Forschungszentrum Jülich in verschiedensten Gebieten international führend. Dies bildet das Fundament für die Forschung auf dem Gebiet der zukünftigen Informationstechnologie in JARA-FIT.
Ziel von JARA-FIT ist die gemeinsame Erarbeitung von Forschungsstrategien, der koordinierte Ausbau der Infrastruktur in der Region sowie der Aufbau einer thematisch fokussierten Ausbildung.
Kooperationspartner für die Informationstechnologie von morgen
JARA-FIT vereint Institute der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich aus Bereichen wie Physik, Chemie, Elektrotechnik und Maschinenbau. In enger Kooperation mit internationalen Technologieunternehmen arbeiten sie an den Schlüsseltechnologien für die Informationsverarbeitung von morgen.
Die beiden JARA-FIT Institute:
Energy-efficient Information Technology (Green IT)
Zukünftige Hochleistungsrechner erfordern innovative Materialien und Baustrukturen, um den steigenden Bedarf an Rechenleistung bei gleichzeitig drastisch reduziertem Energieverbrauch zu ermöglichen. Energieeffizienz wird damit zum entscheidenden Innovationsfaktor. Das langfristige Ziel des Instituts ist die Entwicklung eines Prototyps für einen sogenannten Zero-Power-Chip – ein Chip, der nahezu ohne Energieverbrauch auskommt.
Quantum Information (QI)
Quantencomputer basieren auf einem revolutionär neuen Rechenkonzept. Statt herkömmlicher Bits kommen sogenannte Qubits zum Einsatz, die durch quantenmechanische Effekte ganz neue Möglichkeiten bieten, aber auch besondere Herausforderungen an Wissenschaft und Technik stellen. Das Institut verfolgt die Vision, einen funktionsfähigen Quantencomputer zu bauen und damit die Grenzen des bislang Machbaren in der Rechenleistung zu verschieben.