Quantencomputer: Was sich deutsche Großunternehmen erhoffen

Seit Juni 2021 läuft der erste kommerziell nutzbare Quantencomputer in Deutschland. Er kann von Wissenschaft und Industrie genutzt werden, um beispielsweise Algorithmen zu testen oder Berechnungen auszuführen. Mehr zum ersten zur Verfügung stehenden Quantencomputer in Europa lesen Sie in unserem Artikel „Erster europäischer Quantencomputer ist in Betrieb“.

Deutsche Industrie-Unternehmen erhoffen sich vieles von Quantencomputing und Co. – vor allem Fortschritt und bahnbrechende Innovationen. Auch die großen Player verschiedener Branchen wollen Quantentechnologien vorantreiben – mithilfe des IBM Quantum System One in Ehningen. Darunter BASF, BMW, Bosch, Infineon und Trumpf.

Warum den fünf Unternehmen das Thema Quantencomputing (und auch andere Quantentechnologien) so wichtig ist und was sich die Vorstände von dem deutschen Quantencomputer erhoffen, lesen Sie hier:

• BASF: Quantentechnologisch getriebene Innovationen werden gesellschaftliche Probleme lösen
• BWM: Optimierung, Simulation und Quantum Machine Learning sind Fokus-Anwendungen
• Bosch: Quantencomputing wird CO₂-neutrale Antriebe vorantreiben
• Infineon: Quantencomputing ist der Problemlöser der Zukunft
• Trumpf: Mit dem Quantencomputer beginnt Deutschlands Aufholjagd

BASF: Quantentechnologisch getriebene Innovationen werden gesellschaftliche Probleme lösen

Die BASF sieht das Quantencomputing als große Chance für die chemische Industrie. Die Möglichkeit einen in Deutschland verfügbaren, kommerziellen Quantencomputer nutzen zu können, soll dabei helfen diese zu nutzen. „Mit dieser neuen Technologie stärken wir unsere Innovationsfähigkeit“, sagt Dr. Martin Brudermüller, der Vorstandsvorsitzende der BASF bei der Einweihung des Q System One. „Durch sie werden wir besser, schneller und nachhaltiger werden.“

Ein gutes Beispiel sei die Produktentwicklung. Hier habe man dank der Digitalisierung bereits die Effizienz und Effektivität steigern können, mit dem Quantencomputer sollen Qualität und Performance nochmals erhöht werden. „Exakte quantenmechanische Verfahren zur Berechnung der Molekülstruktur und von chemischen Reaktionen mit hoher Genauigkeit werden dann endlich in der Praxis einsetzbar“, erläutert der BASF-Vorstand. „Sie laufen auf einem Quantencomputer nicht mehr exponentiell langsam. Was heute Wochen oder länger dauern würde geht dann in Minuten.

Wofür solche Berechnungen gut sind? Brudermüller erklärt, dass sie zurzeit schwierige und unmögliche Fälle im Materialdesign beherrschbar machen. Das schließe beispielsweise Katalysator- und Batteriematerialien ein.

Dasselbe gelte aber auch für andere Bereiche: „Immer wenn ein Problem eine exponentiell anwachsende Zahl von Lösungswegen hat, ist der Quantencomputer mit seiner inhärenten Parallelität im Vorteil“, so Brudermüller. „Anwendungen in Logistik und Optimierung liegen also auf der Hand.“

Der promovierte Chemiker betont außerdem: „Als Gesellschaft stehen wir vor großen Herausforderungen. Sie werden wir nur mit Innovationen aus der Chemie lösen.“ Der Quantencomputer vor Ort in Deutschland und die damit einhergehende Kooperation von Wissenschaft, Politik und Industrie sei der Schlüssel für diese Innovationen.

Denn als Chemieunternehmen könne BASF selbst keine Quantencomputer bauen, brauche aber Zugang zu welchen, um Algorithmen und Anwendungen zu entwickeln und zu lernen mit der neuen Technologie zu arbeiten. Deswegen wird das Unternehmen das Angebot von IBM und Fraunhofer-Gesellschaft auch gleich nutzen und mit einem Pilotprojekt aus dem Bereich numerischer Optimierungen starten.

Warum es andere aus der Industrie der BASF gleichtun sollten, begründet Brudermüller mit der Konkurrenz aus USA und China. Die Nationen hätten die Bedeutung des Quantencomputing erkannt und investieren massiv. „Sie führen diese Entwicklung an, das sollte uns zusätzlich anspornen“, betont er. „Wir sollten den Technologie-Wettbewerb selbstbewusst angehen. Allerdings müssen wir jetzt Tempo aufnehmen. Dann können wir mit den Besten der Welt auf Augenhöhe zusammenarbeiten.“

BMW: Optimierung, Simulation und Quantum Machine Learning sind Fokus-Anwendungen

Auch bei BMW wurden die großen Chancen des Quantencomputing bereits erkannt. „Als Automobilhersteller befindet sich BMW am Ende der Wertschöpfungskette des Quantencomputing“, berichtet Oliver Zipse, Vorsitzender des Vorstands von BMW. „Wir sind Systemintegratoren und darum sind wir sehr an entscheidenden Durchbrüchen hin zu wirksamen Industrieapplikationen interessiert und werden daran aktiv mitarbeiten.“

Dabei fokussiert sich BMW zunächst auf drei Bereiche:

1. Optimierungsthemen, zum Beispiel in der weltweiten Logistik oder auch in der Auslastung von Produktionsstraßen;
2. Quantum Machine Learning, zum Beispiel für die Zukunft des automatisierten Fahrens;
3. Simulation, zum Beispiel in der Materialforschung oder der Batteriezellchemie.

Dem nun industriell nutzbaren Quantencomputer am Innovationsstandort Deutschland misst Zipse ebenfalls große Bedeutung bei: Mit der IBM-Maschine sei nun ein hervorragendes Forschungsinstrument greifbar vor Ort und die Fraunhofer-Gesellschaft sei ein denkbar guter Kooperationspartner, um Innovation zu treiben und die Brücke zwischen Forschung und Industrie zu schlagen.

„Bis zur erfolgreichen Umsetzung ist allerdings noch ein ganzes Stück Weg zu gehen“, kommentiert der BMW-Vorstandsvorsitzende. Deshalb gehe es nun „sehr stark darum, die physische Nähe des Computers hier in Deutschland zu nutzen, um kreative und schlaue Köpfe an die Technologie heranzuführen und für Quantencomputing zu begeistern.“

Die BMW Group werde sich sehr stark dafür engagieren, lokale Expertise in Deutschland aufzubauen. „Als Gründungsmitglied des Qutac-Konsortiums wollen wir ein erfolgreiches Ökosystem etablieren“, so Zipse. „Wir werden die Spitzenforschung sowie ihren Transfer in die industrielle Anwendung bestmöglich unterstützen.“

Mehr zu Qutac lesen Sie in diesem Artikel:

Bosch: Quantencomputing wird CO₂-neutrale Antriebe vorantreiben

Bosch-CEO Dr. Volkmar Denner freut sich nicht nur für Bosch, sondern auch ganz persönlich über den Quantencomputer in Deutschland: „Von Haus aus bin ich Quantenphysiker und es bewegt mich daher, wenn die auch nach hundert Jahren noch verblüffenden Effekte von Wellen und Teilchen in beherrschbare Technik übersetzt werden. Technik fürs Leben, wie wir bei Bosch sagen.“

Vielleicht auch wegen Denners persönlichem Interesse, forscht Bosch bereits seit einigen Jahren im Bereich der Quantentechnologie. Bisher gemeinsam mit internationalen Partnern. Trotzdem sei es für das Unternehmen von nicht zu unterschätzender Bedeutung, dass nun vor Ort die Kompetenz im Quantencomputing ausgebaut werde.

Wie auch BASF will Bosch den Quantencomputer für die Materialforschung nutzen. „Daraus werden neue Katalysator-Materialien hervorgehen, die den Einsatz von Edelmetallen etwa in Brennstoffzellsystemen deutlich reduzieren“, erläutert Denner. „Quantencomputing wird also auch klimaneutralen Antrieben zugutekommen.“

Nicht nur die Antriebsart, auch die Art des Fahrens werde sich durch Quantencomputing verändern. Bosch beteiligt sich daher auch an einem Projekt, das quantenbeschleunigte Anwendungen der künstlichen Intelligenz in der Mobilität der Zukunft ermöglicht, nutzbar für das automatisierte Fahren.

Der Bosch-CEO betont aber auch die Wichtigkeit anderer Quantentechnologien neben dem Computing, vor allem die der Quantensensorik: „Bosch ist Weltmarktführer für mikromechanische Sensoren. Schon deshalb forschen wir auch an Quantensensoren, die mindestens hundertmal empfindlicher messen können.“ Deren Anwendung werde nicht nur im Straßenverkehr, vielmehr auch in der neurologischen Diagnostik liegen. Denner: „Quantensensoren werden die Diagnose von Alzheimer, Parkinson und Epilepsie aller Voraussicht nach revolutionieren. Hier zeichnet sich eine Stärke der deutschen Industrie ab.“

Diese Stärke gelte es nun auch zu nutzen, sodass Deutschland den Anschluss nicht verpasst. Es ginge um nichts weniger als die technologische Souveränität Deutschlands. „Hier sind die großen Fortschritte der Quantenphysik erzielt worden“, so Denner. „Jetzt müssen wir alles tun, dass aus der Quantentechnologie eine deutsche und europäische Erfolgsgeschichte wird.“

Infineon: Quantencomputing ist der Problemlöser der Zukunft

Auch Infineon ist der Ansicht, dass Deutschland seine Stellung bei Quantentechnologien behaupten muss. „Wir müssen, wir wollen, wir werden eine wesentliche Position bei Quantencomputern haben“, fordert Dr. Reinhard Ploss, Vorstandsvorsitzender der Infineon Technologies AG. „Die politische Unterstützung dafür ist da. Wir müssen sie nutzen und was draus machen.“

Was draus machen ist das Stichwort für Ploss. Er sieht vor allem den Nutzen, den Quantencomputing bringen wird. Seine Vision: alternative Kraftstoffe, CO₂-neutrales Fliegen und Autofahren, die nächste Generation an Medikamenten. Möglicherweise könne Quantencomputing auch dabei helfen, die Klimaveränderungen besser zu verstehen und gezielter zu reagieren. „Und viel mehr als das ist denkbar“, schwärmt Ploss. „Vieles können wir uns noch gar nicht vorstellen, was Quantencomputing kann.“

Jedenfalls sei der erste Schritt hin zu vielzähligen Innovationen mit dem Q System One in Ehningen getan, auch wenn er momentan noch nicht alle Probleme lösen könne. Nun ginge es sowieso zunächst darum zu verstehen, wie man mit Quantencomputern Probleme löst.

Dazu beitragen soll auch das bereits erwähnte Konsortium Qutac, zu dem auch Infineon gehört. „Wir wollen gemeinsam erreichen, dass Quantencomputer in Deutschland entstehen, aber vor allem, dass wir Quantencomputing nutzen,“ so der Vorstandsvorsitzende. „Wir wollen gemeinsam lernen. Für mich eine faszinierende Vorstellung und ich hätte kaum geglaubt, dass das funktioniert und ich kann nur allen sagen: Hut ab! Die Begeisterung ist grenzenlos.“

Trumpf: Mit dem Quantencomputer beginnt Deutschlands Aufholjagd

Beim Maschinenbauer Trumpf ist die Begeisterung für den Quantencomputer ebenfalls groß. Aber auch CTO Dr. Peter Leibinger geht es vor allem um den Nutzen, den er bringen wird: „Der wichtigste Aspekt für die Industrie ist zunächst nicht der Quantencomputer selbst, sondern dessen Anwendung“, sagt er im Rahmen der Einweihung des IBM Q System One in Ehningen. „Wir versprechen uns von der Anwendung ganz bahnbrechende neue Erkenntnisse und Möglichkeiten.“

Gerade für die deutsche Industrie sei das Quantencomputing besonders relevant, was an den speziellen Gegebenheiten in Deutschland liege. „Wir haben hier sehr viel anwendende und entwickelnde Industrie – in der Chemie, im Automobilbau, im Maschinenbau oder eben in meinem Bereich, der Lasertechnik“, so Leibinger. Gerade in diesen Industrien gäbe es unmittelbar Fragestellungen, die heute nicht oder zumindest nicht effizient gelöst werden können. „Hier versprechen wir uns, dass der Quantencomputer Lösungen bringen wird“, betont er. „Es ist ein langer Weg. Aber auch ein vielversprechender Weg.“

Der Quantencomputer auf deutschem Boden sei aber zusätzlich auch ein Schritt hin zur technologischen Autonomie Deutschlands. Leibinger glaubt, dass Deutschland die Kompetenz in der Entwicklung und Herstellung von Quantencomputern dringend benötigt. „Dabei meine ich nicht, dass wir das gesamte System beherrschen müssen“, führt der Ingenieur aus. „Aber wir müssen alle Aspekte verstehen. Und wir müssen einige Kernkomponenten und Kerntechnologien hier in Deutschland entwickeln.“

Wie Bosch-CEO Denner betont auch Leibinger, dass die anderen Quantentechnologien ebenfalls sehr relevant sind. „Der Quantencomputer spielt eine wichtige Rolle als alleiniges Forschungsprojekt, aber auch als Katalysator für andere Quantentechnologien, die aus meiner Sicht mindestens genauso wichtig sind“, berichtet der Trumpf-CTO. Sei es die Quantensensorik, an der auch Trumpf arbeitet (mehr dazu lesen Sie im Artikel „“) oder das Quantenimaging, die Quantenkryptografie oder die Quantenkommunikation, alles seien Felder, „die unterschiedlich reif, aber alle gleich wichtig sind.“

Die vielen, nun durch das Q System One unterstützten Forschungsprojekte, sollen Deutschland jetzt voranbringen. Leibinger: „Ich glaube fest daran, dass dies eine bahnbrechende Entwicklung für Deutschland sein wird und uns Anschluss verschaffen wird an verpasste Technologien wie beispielsweise die Halbleitertechnologie.“