Panorama

Austauschforum Quantencomputing stärkt Zusammenarbeit

17.09.2021 - Zielsetzung: Von den Grundlagen zu einem industriellen Quantenökosystem.

Das Ziel ist klar: Die Entwicklung von Quanten­computern in Deutschland und Europa. Forschungs­zentren und Universitäten, Industrie­unternehmen und Start-ups arbeiten daran. Ihre Schwer­punkte sind unter­schiedlich: Einige haben die Hard- oder Software im Blick, andere konzen­trieren sich eher auf die Grund­lagen oder auch auf die Anwendung. Es existieren bereits Koopera­tionen. Um die Vernetzung aller Beteiligten weiter zu stärken, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt jetzt das Austausch­forum Quanten­computing initiiert.

„Die Quantencomputing-Technologie verspricht, für zahlreiche Bereiche unserer Industrie, Wirtschaft und Gesell­schaft einen hohen Nutzen zu bringen. Wir werden die Aktivitäten koordi­nieren und gleich­zeitig unsere Ideen austauschen“, sagt Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstands­vorsitzende des DLR. „Bei einem so großen, disruptiven Thema wie dem Quanten­computing ist es unbedingt nötig, Wissen über Fach- und Organi­sations­grenzen hinweg zusammen­zu­führen. Wir können gemeinsam mit unseren Partnern aus Industrie und Wissen­schaft sowie Forschung und Behörden die Potenziale heben, erschließen und wirt­schaft­lich verwertbar machen. So leisten wir unseren Beitrag dazu, dass wir gemeinsam von den Grund­lagen zu einem indus­tri­ellen Quanten­öko­system kommen.“

Zu dem ersten virtuellen Treffen wählten sich mehr als hundert Teilnehmer aus Forschungs­gemein­schaften, Univer­sitäten, Start-ups, Ministerien, Behörden und Verbänden ein. In den Vorträgen, Fragen und der anschließenden Diskussion ging es unter anderem um den Transfer von Forschungs­ergeb­nissen in die Industrie. Weitere Schwer­punkte: Welche Möglich­keiten bieten hybride Systeme, die Quanten­computer mit herkömm­lichen Computern kombinieren? Wie können möglichst fehler­freie Quanten­computer realisiert werden? Auf welche Weise werden die Qubits geschaffen?

Alle Quantencomputer arbeiten mit Qubits, die den Gesetzen der Quanten­physik folgen. Die Bits der herkömm­lichen Rechner kennen nur die Zustände 0 und 1. Qubits nehmen dagegen unendlich viele Zwischen­werte an. Es gibt unter­schied­liche Konzepte für die Herstellung dieser besonderen Speicher­bausteine, die Quanten­computer so leistungs­fähig machen. Zu ihnen zählen etwa Ionen­fallen, supra­leitende Systeme oder Halbleiter. Aber auch Varianten wie die Majorana-Qubits, deren praktische Reali­sierung noch aussteht, sind Gegen­stand der Forschung.

Quantencomputer benötigen eine neue Art von Software. Diese kann nur in enger Zusammen­arbeit mit den Hardware-Experten gestaltet werden. Dieses Prinzip des Hardware-Software-Codesigns war ebenfalls ein Thema im Austausch­forum. Einige Forscher erinnerten an die Entwicklung klassischer Super­computer in den 1980er Jahren. Auch damals wurden mehrere Heraus­forde­rungen gleich­zeitig gelöst. Nun helfen Super­computer bei der Simulation und Prüfung von komplexen Quanten­systemen. Sie stoßen dabei allerdings an Grenzen.

Das Austauschforum Quanten­computing findet künftig jährlich statt. Die DLR-Initiative strebt den Bau von proto­typischen Quanten­computer-Varianten und ihren Kompo­nenten an. Sie erarbeitet innerhalb von vier Jahren Anwendungs­möglich­keiten für wissen­schaft­liche, wirt­schaft­liche und sicher­heits­relevante Frage­stellungen. Gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft baut das DLR eine industrielle Basis auf und richtet zwei Innovations­zentren in Hamburg und Ulm ein. Die Partner werden üblicher­weise über voll­finan­zierte Beauf­tra­gungen ein­ge­bunden. Das BMWi stellt dem DLR in den kommenden Jahren 740 Millionen Euro bereit. Das BMWi und das Bundes­ministerium für Bildung und Forschung fördern Quanten­techno­logien mit insgesamt rund zwei Milliarden Euro.

DLR / RK

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The first part of the webinar will provide an overview of the fundamentals and challenges of the welding process and the features of the CIVAN CBC laser. The second part of the webinar will discuss approaches to take advantage of fast, arbitrary beam shaping to control process problems.

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