Die drei frisch in das Peter Grünberg Institut berufenen Direktoren beschäftigen sich mit neuen Formen des Rechnens, die im Begriff stehen, die IT-Welt grundlegend zu verändern. Solche Quantencomputer und neuromorphe Rechner werden in Jülich bereits intensiv erforscht. Sie bieten für bestimmte Aufgaben viel Potenzial, bei denen herkömmliche Computer heute zunehmend an Grenzen stoßen: etwa im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI), oder wenn es um komplexe Simulationen in der Materialforschung und Medizin oder die intelligente Steuerung von Verkehrsströmen geht.
Forschungszentrum Jülich / Ralf-Uwe Limbach
Bei Google war Rami Barends daran beteiligt, die Hardware für den ersten Quantencomputer zu entwickeln, der einem klassischen Superrechner nachweislich überlegen ist. Nun tüftelt er weiter in den Labors des Forschungszentrums Jülich. Der 40-jährige Physiker besitzt mit Quantensystemen bereits reichlich praktische Erfahrung, zuletzt als Forscher und Projektleiter in Googles Quanten-Lab für Künstliche Intelligenz an der renommierten University of California in Santa Barbara. Mit dem Wechsel nach Jülich kommt der Niederländer seiner Delfter Heimat wieder ein wenig näher, wo er nach dem Studium auch promovierte.
Am Forschungszentrum leitet er nun den Aufbau eines Tieftemperatur-Labors, in dem unter anderem die Quantenrechner des europäischen Quanten-Flaggschiff-Projekts betrieben werden sollen. In den nächsten Jahren will der Physiker gemeinsam mit seinen Jülicher Kolleginnen und Kollegen sowie externen Partnern daran arbeiten, Anwendungen für Quantencomputer so schnell wie möglich Realität werden zu lassen und die Entwicklung eines experimentellen Quantenprozessors aus Deutschland vorantreiben.
John Paul Strachan und Emre Neftci beschäftigen sich dagegen mit neuromorphen Systemen, die der Funktion des menschlichen Gehirns nachempfunden sind. Das Thema wird am Forschungszentrum Jülich in einem weltweit einzigartigen Umfang interdisziplinär erforscht – angefangen bei den materialwissenschaftlichen Grundlagen über Computerarchitekturen und Algorithmen bis hin zur Hirnforschung. Derartige Computer könnten viele KI-Anwendungen deutlich schneller, energieeffizienter und zuverlässiger machen. Und sie könnten helfen, den Vorgang des biologischen Lernens besser zu verstehen, als es mit herkömmlichen Rechnern möglich ist.
In den Labors von Hewlett-Packard im Silicon Valley hat John Paul Strachan zuletzt ein Team geleitet, das an einer solchen neuromorphen Hardware forscht. Der in Costa Rica geborene Physiker und Ingenieur hält über 50 Patente und hat am MIT und in Stanford – zwei amerikanischen Spitzenuniversitäten – studiert und promoviert. In Jülich will der 42-Jährige nun neue, vom Gehirn inspirierte Computing-Konzepte erproben und als Hardware ganz konkret im Labor realisieren. So soll es unter anderem möglich werden, verschiedene wissenschaftliche Rechenprobleme zu beschleunigen, etwa um das theoretische Verständnis davon zu verbessern, wie Millionen und Milliarden vernetzte Neurone miteinander interagieren.
Eng damit verbunden ist das Forschungsgebiet von Emre Neftci. Der 39-jährige Schweizamerikaner ist nach mehreren Jahren Forschung an der ETH Zürich in der Schweiz sowie der University of California in San Diego und Irvine in den USA nach Jülich gewechselt, um dort mit seinem Team Anwendungen für neuromorphe Hardware zu programmieren. Im Mittelpunkt stehen dabei Algorithmen für das maschinelle Lernen, die es auf Basis von Erkenntnissen aus den Neurowissenschaften neu zu entwickeln gilt. Denn es steht fest: Nur mit den richtigen Algorithmen und der passenden Software werden sich die Vorteile der neuen Technologie voll ausschöpfen lassen.
