Quantencomputer

Ein solcher IBM Q steht nun auch in der Nähe von Stuttgart. - Bild: IBM

Großer Tag für die deutsche Forschung, aber auch Wirtschaft: Denn heute wird die Quantencomputing-Forschungsplattform im baden-württembergischen Ehningen eingeweiht. Unter den Gästen ist auch Bundeskanzlerin Angela Merkel. Aber warum ist das Projekt so wichtig? PRODUKTION hat alle wichtigen Informationen für Sie zusammengefasst:

Welche Bedeutung hat das Projekt?

Der erste industrialisierte, europäische Quantencomputer und das darum entstehende Kompetenzzentrum sind zum einen aus wirtschaftlichen Gründen wichtig. Die USA und China investieren viel Geld und Zeit in die Zukunftstechnologie, darum dürfen Europa und Deutschland den Anschluss nicht verpassen. Die Forschung und Entwicklung vor Ort soll die Kommerzialisierung der Technologie erleichtern.

Zum anderen geht es um technologische Souveränität. Der IBM Q System One mit 27 Qubits ist der erste Quantencomputer seiner Art innerhalb der EU. Er arbeitet datensouverän und unter den europäischen Datenschutzrichtlinien. Die Forscher und Unternehmen des Kompetenznetzwerks erhalten tiefe Einblicke ins System und können es für die eigene Forschung nutzen.

Erste Projekte, die den Quantencomputer nutzen werden, sind schon gestartet. Dabei geht es beispielsweise um die Entwicklung leistungsfähiger Quantenspeicher und skalierbarer Quantenprozessoren. Auch Quantencomputing für das Design neuer Materialien und die Simulation quantenchemischer Reaktionen sind Schwerpunkte der Projekte.

Wie wichtig das Projekt für Deutschland ist, hat auch die Gästeliste der offiziellen Inbetriebnahme gezeigt: Neben Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer und IBM-Europachef Martin Jetter, nahm auch Bundeskanzlerin Angela Merkel an der Veranstaltung teil.

Das sagt Bundeskanzlerin Angela Merkel zum Quantencomputer in Deutschland

Bundeskanzlerin Angela Merkel spricht Quantencomputing Schlüsselrolle für deutsche Wettbewerbsfähigkeit zu. - Bild: Deutscher Bundestag - Henning Schacht

"Ohne Zweifel ist der Quantencomputer ein glänzendes Aushängeschild des Hightech-Standorts Deutschland", sagte Bundeskanzlerin Angela Merkel bei der offiziellen Enthüllung des IBM Q System One in Ehningen. "Wir stehen erst am Anfang dieser neuen Technologie. Doch sie lässt gewaltige, disruptive Innovationspotenziale erwarten." Dabei ginge es unter anderem darum Kommunikation sicherer zu machen, Medizintechnische Durchbrüche zu schaffen oder Logistik und Materialforschung zu optimieren.

Merkel betonte vor allem die hohe Relevanz der Quantentechnologien für Deutschland: "Quantencomputing kann bei unseren Mühen um technologische und digitale Souveränität eine Schlüsselrolle spielen kann und damit auch für Wachstum und Beschäftigung."

Natürlich sei Deutschland mit diesen Überlegungen nicht allein auf der Welt. "Wir sind inmitten eines intensiven Wettbewerbs und da möchte Deutschland ein wichtiges Wörtchen mitreden", so Merkel. "Das tun wir nun auch und gerade mit der Inbetriebnahme des IBM Q System One in Ehningen."

Deutschland gehöre in der Forschung zu Quantentechnologien bereits zur Weltspitze und das solle auch so bleiben. Doch das noch größere Ziel sei es, die Forschungsergebnisse auch möglichst schnell für wirtschaftliche Anwendungen zu nutzen. Deshalb wird die Bundesregierung die Investitionen in Quantentechnologien bis 2025 um zusätzliche zwei Milliarden Euro steigern.

"Wir müssen wirklich hart an der Arbeit bleiben, denn der Rest der Welt schläft gerade in diesem Bereich nicht", schließt Merkel.

Warum gilt Quantencomputing als „wegweisend“ und „Game Changer“ und was kann man damit erreichen?

Quantencomputer arbeiten wesentlich schneller als klassische Computer und Supercomputer. Dies liegt an den sogenannten Qubits, die nicht nur einzelne Zustände annehmen können (wie Bits in klassischen Rechnern), sondern auch Überlagerungen der Zustände – die Quantenphysik macht’s möglich. Wie die Technik funktioniert, lesen Sie im Artikel „Quantencomputer Teil 1: Wie die Technik funktioniert“ oder kurz zusammengefasst in diesem Video:

Die hohe Leistung von Quantencomputern macht Rechenoperationen möglich, die bisher zu viel Zeit benötigt haben. So können zum Beispiel wesentlich komplexere Algorithmen oder Modellrechnungen ausgeführt werden.

Komplexe Algorithmen können beispielsweise dafür genutzt werden, bessere KI-Systeme zu programmieren. Diese könnten schon bald Auswirkungen auf nahezu alle Bereiche des Lebens haben. Es werden bessere Logistiklösungen entstehen und Optimierungen bei der Netzwerkplanung im Energiebereich vorgenommen werden.

Neben dem Quantencomputing haben auch noch weitere quantenbasierte Technologien gute Zukunftsaussichten, beispielsweise die Quantenkommunikation und die Quantensensorik.

Ausführliche Infos zu dem Thema gibt es in diesem Artikel:

Wer ist an dem Projekt beteiligt?

IBM hat im Herbst 2019 die Zusage gemacht, einen Quantencomputer in Deutschland zu bauen. Das Projekt realisieren sie gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft. Mittelpunkt der Kooperation steht laut Fraunhofer der Zugriff auf den IBM-Quantencomputer unter dem Dach eines bundesweiten Fraunhofer-Kompetenznetzwerks, um Technologie, Anwendungsszenarien und Algorithmen zu erforschen und Kompetenzaufbau sowie Wettbewerbsvorteile für Wirtschaft und Wissenschaft zu generieren.

Was bringt der Quantencomputer europäischen Unternehmen?

Das Besondere an dem Projekt: Nicht nur die Forscher können den Quantencomputer nutzen, auch jedes Unternehmen kann dort anwendungsbezogene Quantenalgorithmen entwickeln und testen. Ein personalisiertes Monatsticket kostet 11.621 Euro.

Wie weit sind die deutsche Wirtschaft und Wissenschaft bei der Zukunftstechnologie schon?

Dass Quantentechnologie für die Unternehmen einen hohen Stellenwert hat, zeigt unter anderem das Konsortium Qutac. Dort haben sich zehn Großkonzerne – unter anderem BMW, Bosch, Siemens und Volkswagen – zusammengeschlossen, um die Quantentechnologie in Deutschland voranzubringen. Mehr über die Ziele der Allianz lesen Sie hier.

Das Ditzinger Unternehmen Trumpf ist schon länger beim Thema Quantentechnologie aktiv. So haben sich das Trumpf-Tochterunternehmen Qant und die Sensortechnologie-Firma Sick zusammengetan, um gemeinsam den ersten Quantenoptik-Sensor für die Industrie zu entwickeln. Beim Thema Quantencomputer müsse Deutschland zu den starken Wettbewerbern in den USA aufschließen, sagte Trumpf-CTO Peter Leibinger. Mehr zu dem Projekt lesen Sie hier.

Auch Unternehmen wie BASF, die in ein Quanten-Start-up investieren, und Infineon engagieren sich beim Thema Quantentechnologie.

Nicht nur Großkonzerne, auch viele deutsche Start-ups arbeiten an der Technologie der Zukunft. Welche Unternehmen das sind und welche Produkte sie herstellen, erfahren Sie hier.

Daneben gibt es noch Verbundforschungsprojekte. Zum Beispiel das „Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg“ der Fraunhofer-Gesellschaft, in dem heute der Quantencomputer eingeweiht wird. In Bayern gibt es das „Munich Quantum Valley“. Dort soll in den kommenden zehn Jahren die Entwicklung der Quantenwissenschaft und –technologie vorangetrieben werden. Gründer des Netzwerks sind unter anderem die Technische Universität München, die Fraunhofer-Gesellschaft, die Ludwig-Maximilians-Universität München sowie die Max-Planck-Gesellschaft.

Das Forschungszentrum Jülich in Nordrhein-Westfalen testet gemeinsam mit BMW, Mercedes, Volkswagen, Bosch und DFKI KI-Anwendungen für Quantencomputer. Dort soll dieses Jahr außerdem noch der erste Quantencomputer des europäischen Projekts „Open Super Q“ fertig werden.

In der Forschung ist vor allem das Fraunhofer IAF aktiv. „Unser Ziel ist es, Fortschritte in der Performance von verschränkten Qubits und Quantenspeichern beizusteuern, mit neuartiger Quanten-Hardware die erreichbaren Rechenzeiten von Quantencomputern zu erhöhen und Fehlerraten zu reduzieren“, heißt es auf der Webseite.

Und was macht die Politik?

Nicht nur Wirtschaft und Wissenschaft ist das Thema wichtig, auch die Politik ist aktiv dabei. Ein Beispiel: Bundeskanzlerin Angela Merkel soll sich im persönlichen Gespräch mit dem damaligen IBM-Chef Ginni Rometty darum bemüht haben, dass der erste europäische Quantencomputer nach Deutschland kommt.

Die Entwicklung der Zukunftstechnologie lässt sich die Bundesregierung außerdem auch einiges Kosten. Die Erforschung von Quantentechnologien wird deshalb in der aktuellen Legislaturperiode mit 650 Millionen Euro gefördert.

Zwei Milliarden Euro hat die Bundesregierung für die Entwicklung von Quantencomputern freigegeben. Damit soll in den kommenden fünf Jahren ein konkurrenzfähiger Quantencomputer „Made in Germany“ gebaut und ein Ökosystem mit Anwendern geschaffen werden. Einen genauen Fahrplan und welche weiteren Ziele mit der Förderung verbunden sind, lesen Sie hier.

Warum Deutschland auf Quantencomputing setzen muss, erklärt Julia Dusold hier.

Quantentechnologie erklärt

Quantencomputer können Aufgaben wesentlich schneller lösen als klassische Computer. - Bild: Bartek Wróblewski - stock.adobe.com

Was ist Quantentechnologie eigentlich? Auf welchen Phänomenen der Quantenphysik basiert die Technik? Warum sind Quantentechnologien so relevant? Wie kann Deutschland Technologieführer werden? Antworten auf all diese Fragen lesen Sie im Artikel "Quantentechnologie: Warum Deutschland jetzt handeln muss".

Sie wollen lieber lesen, wie ein Quantencomputer genau funktioniert und wofür sie eingesetzt werden, dann lesen Sie unseren Zweiteiler zum Thema: "Quantencomputer Teil 1: Wie die Technik funktioniert" und "Quantencomputer Teil 2: Wo sie gebraucht werden".

Warum die Quantensensorik wahrscheinlich als erstes die Industrie erobern wird, erfahren Sie in "Warum Quantensensoren immer wichtiger werden".

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