Helmholtz Dresden will Energiehunger von KIs magnetisch dämpfen
Zuschüsse von EU und Freistaat: HZDR auf dem Weg zum zentralen Standort für magnetische KI-Hardware in Deutschland
Dresden, 26. Oktober 2025. Weil die „Schulung“ Künstlicher Intelligenzen (KI) weltweit immer mehr Energie frisst, arbeiten Dresdner Helmholtz-Forscher an einer neuen Generation magnetischer KI-Beschleuniger, die weit weniger Strom verbrauchen und Abwärme produzieren als heutige KI-Chips. Um diese Forschungen am Kreuzungspunkt von KI- und Quantentechnologien voranzutreiben, bekommt das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) nun rund 3,75 Millionen Euro Zuschüsse von der EU und dem Freistaat Sachsen. Das geht aus einer Helmholtz-Mitteilung hervor.
Allein das Training von KI-Modellen wie ChatGPT verschlingt Gigawattstunden. der Energieverbrauch von KI-Systemen droht ins Uferlose zu wachsen.
Dr. Helmut Schultheiß, HZDR
Mit dem Geld wollen die Forscher ein Kompetenzzentrum für „magnetische KI“ am Stadtrand von Dresden weiter aufbauen. „Das macht das HZDR zu einem zentralen Standort für magnetische KI in Deutschland“, meint Wissenschaftsdirektor Prof. Sebastian M. Schmidt. „Hier entsteht eine Plattform, die Grundlagenforschung und industrielle Anwendung zusammenführt.“
Magnonen: Spin-Schwingungen statt Elektronenflüsse
An den wissenschaftlichen Grundlagen dafür forscht das HZDR bereits seit längerem. Im Mittelpunkt stehen dabei „Magnonen“. Das sind kollektive Schwingungen der Eigendrehimpulse (Spins) von Elektronen. Diese Magnonen transportieren keine elektrischen Ladungen, sondern Energie und Information über magnetische Wechselwirkungen. „Dadurch fließt kaum Strom, es geht nur wenig Energie in Form von Wärme verloren“, heißt es aus dem Forschungszentrum.
Magnon-Filter sortiert das Puzzle vor
Statt Daten in einzelnen Minischalter (Transistoren) zu speichern und dort Rechenaufgaben zu lösen, breiten sich in den magnetischen Materialien komplexe Wellenmuster aus, die Informationen direkt verarbeiten können. „Man kann sich das wie einen Puzzlehaufen vorstellen“, erklärt Dr. Helmut Schultheiß, der im HZDR die Arbeitsgruppe „Spin-Wechselwirkung und -Kontrolle“ leitet. „Die magnetische KI sortiert die Teile vor, bevor die klassische Logik übernimmt. So lässt sich mancher Rechenschritt sparen – und damit jede Menge Energie.“
Neue Highend-Messtechnik für den Helmholtz-Reinraum
Um aus diesem Konzept praxistaugliche Chips zu entwickeln, arbeitet das HZDR mit den Dresdner Halbleiterfabriken von Globalfoundries, Infineon und weiteren Industriepartnern zusammen. Und durch den jüngsten Zuschuss können die Forscher neue Geräte für ihre Reinräume anschaffen. Dazu gehört eine Anlage, die mit Ionenstrahlen, die absichtlich winzige Nano-Defekte in bestimmten Proben erzeugt und dadurch Magnon-Materialien erzeugt. Dazu kommt ein Femtosekunden-Laser mit einem supraleitenden Magneten, durch den sich die Magnetschwingungen blitzschnell ausmessen lassen. Eine Quantenmagnetometrie-Anlage wiederum soll Magnetfelder in atomaren Skalen erfassen. Mit einem neuen Nano-Ellipsometer wollen die Wissenschaftler die Lichtreflexionen einzelner Nanostrukturen erfassen.
Kooperation mit Globalfoundries, Infineon und Bosch
Diese Kombination aus Magnon-, Quanten- und optischen Messsystemen ist laut HZDR „technologisch ein Riesenschritt“. Die Reinraumanlagen sollen den Aufstieg des Dresdner Zentrums zu einem deutschlandweit einzigartigen Kompetenzzentrum fr magnetgestützte KI weiter befördern und für Industriepartner einzigartige Messmöglichkeiten für die Chips von morgen und übermorgen eröffnen. „Globalfoundries liefert bereits Wafer und Chips, die in Dresden-Rossendorf getestet werden“, berichtet die Helmholtzer. „Infineon möchte seine neuen Silizium-Quantenchips künftig am HZDR vorcharakterisieren. Auch Bosch ist Partner bei gemeinsamen Experimenten.“
Autor: hw
Quellen: HZDR, Wikipedia, Oiger-Archiv
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