Q.ANT - Photonische NPU für HPC

Complicated · 23.11.2025

Die photonische NPU (Native Processing Unit) von Q.ANT ist ein spezialisierter Prozessor, der Daten mit Licht anstelle von Elektronen verarbeitet, um eine drastisch höhere Energieeffizienz und Rechenleistung für KI- (Künstliche Intelligenz) und HPC-Anwendungen (High Performance Computing) zu erzielen.

Rekordinvestition in photonisches Computing

Über eine zusätzliche Investition des Duquesne Family Office hat Q.ANT die Gesamtfinanzierung auf 68 Mio. Euro gesteigert – die größte Investition für photonisches Computing in Europa.

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In nur fünf Jahren hat Q.ANT den weltweit ersten kommerziellen Photonikprozessor für reale KI- und HPC-Rechenoperationen auf den Markt gebracht – eine Aufgabe, an der Wissenschaftler seit Jahrzehnten arbeiten. Der auf dem Grundmaterial Dünnschicht-Lithiumniobat (TFLN) basierende Native Processing Server (NPS) von Q.ANT lässt sich als Plug-in-Coprozessor nahtlos in moderne Rechenzentren integrieren. Erste Benchmarks zeigen eine bis zu 30-mal höhere Energieeffizienz, eine 50-fache Leistungssteigerung sowie das Potenzial, die Kapazität von Rechenzentren um das Hundertfache zu steigern – und das alles ohne aktive Kühlung. Q.ANT erreicht eine 16-Bit-Gleitkommagenauigkeit, die modernen digitalen Prozessoren entspricht, und behält gleichzeitig die Vorteile der analogen Datenverarbeitung bei. Damit ist Q.ANT das erste Unternehmen, das dieses Maß an Präzision, Leistung und Branchenintegration in einer nachhaltigen Computing-Plattform vereint.

Funktionsweise und Technologie

Rechnen mit Licht: Im Gegensatz zu herkömmlichen elektronischen Prozessoren (CMOS-Technologie), die auf Transistoren und elektrischen Signalen basieren, nutzt die NPU von Q.ANT Photonen (Lichtteilchen) für Berechnungen.
Energieeffizienz: Da Licht beim Ausbreiten im Chip kaum Widerstand erfährt und keine Wärmeableitung wie bei elektronischen Komponenten benötigt, ist die NPU bis zu 30-fach energieeffizienter und benötigt keine zusätzliche Kühlung.
Analoge Verarbeitung: Die Chips arbeiten analog, indem sie komplexe mathematische Funktionen durch die natürlichen Eigenschaften und die Interferenz von Lichtwellen ausführen. Beispielsweise kann eine Fourier-Transformation, die in der Elektronik Millionen von Transistoren benötigt, mit einem einzigen optischen Element durchgeführt werden.
Materialbasis: Q.ANT verwendet eine firmeneigene Chipmaterial-Plattform, die auf Dünnfilm-Lithiumniobat (TFLN) basiert. Dieses Material ermöglicht eine präzise und schnelle Steuerung des Lichts auf Chipebene.
Architektur: Die Technologie wird als LENA (Light Empowered Native Arithmetics) Architektur bezeichnet und liefert analoge Co-Verarbeitungsleistung.

Produkte und Integration

Native Processing Server (NPS): Die photonische NPU wird als Plug-in-Co-Prozessor auf einer PCIe-Karte geliefert, die in einen standardmäßigen 19-Zoll-Server integriert wird.
Software-Integration: Über das Q.ANT Toolkit (SDK) und APIs (C/C++, Python) kann die NPU nahtlos in bestehende KI-Software-Stacks und HPC-Infrastrukturen integriert werden, ohne dass der Quellcode grundlegend neu programmiert werden muss.
Forschungszentrum Jülich:
- 06/2025: https://qant.com/de/pressemitteilun...r-analoges-photonisches-computing-auf-der-isc
- Erstmals können die ISC-Messeteilnehmer mit analogem photonischen Computing interagieren.
- Lichtbasierte Datenverarbeitung im Q.ANT Native Processing Server ermöglicht mehr Leistung bei gleichzeitiger Energieeinsparung.
- Q.ANT präsentiert neue Benchmarks für hohe Präzision und Effizienz bei komplexen KI-Workloads und wissenschaftlichen Anwendungen.
- 19.11.2025: https://www.fz-juelich.de/en/news/a...nt-launch-collaboration-on-photonic-computing
- Die Q.ANT Server mit der neusten Prozessorgeneration NPU 2 sind ab sofort bestellbar und können im ersten Halbjahr 2026 bezogen werden. Die schlüsselfertigen Server sind in jedem Rechenzentrum einsetzbar und lassen sich nahtlos in bestehende HPC-Infrastrukturen integrieren.

Anwendungen
Die Q.ANT NPU ist besonders für rechenintensive Aufgaben in folgenden Bereichen konzipiert:

Künstliche Intelligenz (KI): KI-Training und Inferenz, insbesondere für große Sprachmodelle (LLMs) und neuronale Netze.
High Performance Computing (HPC): Komplexe physikalische Simulationen und wissenschaftliche Berechnungen.
Bildverarbeitung: Bilderkennung, Bildsegmentierung und Computer Vision für industrielle Anwendungen.
Datenanalyse: Zeitreihenanalysen und Graphentheorie-Probleme.

Die Technologie verspricht den enormen Energiebedarf moderner KI-Anwendungen in Rechenzentren erheblich zu senken und einen Technologiesprung im Computing zu ermöglichen.
Chipfertigung
Thin-film lithium niobate (TFLN):

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Fertigungsstrukturen 45nm und größer, ohne EUV Bedarf. Alte Fabs können genutzt werden.
Produzierende Foundrys:

CRAFT Fertigung in der Schweiz
- A spin-off from Swiss innovation center CSEM, launches the world’s first production-ready foundry for Thin-Film Lithium Niobate (TFLN) photonic chips.
- https://www.ecocexhibition.com/exhi...-ready-tfln-foundry-launches-in-switzerland-2
IMS/Q.ANT Fertigungslinie in Stuttgart. (90nm)
- Am IMS CHIPS, einem Institut der Innovationsallianz Baden-Württemberg, wurde eine wegweisende Pilotlinie für photonische KI-Chips eröffnet.
- https://www.innbw.de/de/news/detail/q-ant-ims-chips-pilotlinie-erfolgreich-eingeweiht
- https://www.eetimes.com/production-of-q-ant-photonic-ai-accelerators-begins-in-stuttgart/

Aktuelle Entwicklungen:
Analyse der Herausforderung und Stand Januar 2025: https://pollington.medium.com/the-future-of-ai-compute-is-photonics-or-is-it-737354349143

Nvidia 08/2025: https://www.pcgameshardware.de/CPU-CPU-154106/News/Silizium-Photonik-Jensen-Huang-1479895

Trotz seiner vorsichtigen öffentlichen Haltung verfolgt Nvidia keineswegs eine Anti-Photonik-Strategie. Das Unternehmen plant die Einführung seiner Quantum-X- und Spectrum-X-Switches in der zweiten Jahreshälfte 2025 respektive 2026. Diese Produkte nutzen TSMCs COUPE-Technologie (Compact Universal Photonic Engine), die 220 Millionen Transistoren mit 1.000 photonischen integrierten Schaltkreisen kombiniert.

TSMC 06/2025: https://tspasemiconductor.substack.com/p/tsmcs-silicon-photonics-architecture

Through platforms such as COUPE, EPIC-BOE, and iOIS, TSMC is steadily building a comprehensive ecosystem to support Co-Packaged Optics (CPO) and high-bandwidth optical modules.

AMD 24.10.2025: https://www.tomshardware.com/tech-i...ccelerate-companys-co-packaged-optics-roadmap

AMD reportedly establishes $280 million silicon photonics hub in Taiwan — new R&D center could accelerate company's co-packaged optics roadmap

Weitere Links:

Computing With Light: Forschungszentrum Jülich and Q.ANT Launch Collaboration on Photonic Computing

The Jülich Supercomputing Centre (JSC) at Forschungszentrum Jülich and Stuttgart-based technology company Q.ANT are launching a multi-year development partnership to systematically explore the potential of photonic computing for high-performance computing, and to identify new application...

www.fz-juelich.de

Quantensprung im Miniformat: Forschern gelingt Chip-Durchbruch

Auf nur einem Quadratmillimeter vereinen Wissenschaftler erstmals Photonik, Elektronik und Quantenhardware in einem kommerziell herstellbaren Silizium-Chip.

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Lösung gegen KI-Stromhunger: Stuttgarter Start-up vor erstem Testlauf

Das deutsche Start-up Q.ANT testet nach Ankündigung im vergangenen Jahr erstmals photonische Chips, die 30-mal effizienter als herkömmliche CPUs arbeiten sollen.