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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