Panorama

Quantencomputer für deutsche Forscher

16.03.2020 - Enge Kooperation von IBM mit der Fraunhofer-Gesellschaft.

Im Rahmen der Zusammenarbeit wird ein IBM Q System One Quanten­computer in einem Rechen­zentrum von IBM Deutschland bei Stuttgart installiert. Das System soll zu Jahresbeginn 2021 in Betrieb gehen und wird das erste seiner Art in Europa sein. Fraunhofer plant, etablierte Partner aus Forschung und Industrie unter dem Dach einer Forschungs­infrastruktur von Fraunhofer-Instituten zusammenzubringen, die als Kompetenzzentren in einem zentral koordinierten nationalen Fraunhofer-Kompetenznetzwerk für Quanten­computing zusammenarbeiten. Dieses hat sich die Weiter­entwicklung und den Transfer anwendungs­orientierter Quantencomputer­strategien unter vollständiger Datenhoheit nach euro­päischem Recht zum Ziel gesetzt und wird zunächst mit Kompetenzzentren in voraussichtlich sechs Bundesländern vertreten sein – Baden-Württemberg, Bayern, Rheinland-Pfalz, Berlin, Hessen und Nordrhein-Westfalen. Aktuell sind über zehn Fraunhofer-Institute auf verschiedenen Feldern der Quanten­technologie aktiv.

Bereits zum 1. April 2020 erhalten interessierte Unternehmen und Forschungse­inrichtungen durch die Fraunhofer-Gesellschaft über die Cloud Zugriff auf die weltweit größte Gruppe von IBM Quanten­rechnern, die derzeit 15 Systeme umfasst und im US-Bundesstaat New York installiert ist. IBM bietet im Rahmen der getroffenen Vereinbarung Fraunhofer zudem technische Unter­stützung und Hilfe bei der Nutzung des IBM Q Systems. Die Unterzeichnung der Kooperation folgt der gemeinsamen Ankündigung aus dem September 2019, eine wegweisende Initiative zum angewandten Quanten­computing für deutsche Forschungs­einrichtungen und Unternehmen aller Größenordnungen zu realisieren. Dabei unterstützen die Kooperations­partner das Ziel der deutschen Bundesregierung, die Quanten­technologie von der Grundlagen­forschung hin zu markt­fähigen Anwendungen zu entwickeln. Dafür investiert diese in den kommenden zwei Jahren beinahe eine Milliarde Euro. Entsprechende Forschungs­infrastrukturen sollen die Weiter­entwicklung und Verbreitung der Quantencomputer-Tech­nologie in Deutschland strategisch fördern. Die größten finanziellen Anteile steuern aktuell die beteiligten Länder Baden-Württemberg und Bayern bei.

„Eine zentrale Forschungsfrage ist, welche konkreten Anwendungs­szenarien sich für die Berechnung mit einem Quanten­computer eignen, wie sich Algorithmen dafür entwickeln und in einfache Applikationen übersetzen lassen. Quantencomputing hat das Potenzial, die komplexen Systeme in Wirtschaft und Industrie zu analysieren, molekulare und chemische Wechsel­wirkungen zu entflechten, komplizierte Optimierungs­probleme zu bewältigen und Künstliche Intelligenz deutlich leistungs­fähiger zu machen“, sagt Fraunhofer-Präsident Reimund Neugebauer. „Solche Fortschritte könnten die Tür zu neuen wissen­schaftlichen Erkennt­nissen und enormen Verbesserungen zum Beispiel bei Lieferketten, der Logistik und der Modellierung von Finanzdaten sowie Problemen aus den klassischen Ingenieurs­wissenschaften öffnen.“ „Im Rahmen unserer Kooperation wird die Fraunhofer-Gesellschaft ein wichtiges, europäisches Mitglied des weltweiten IBM Q Network, einem Zusammen­schluss von über einhundert Unternehmen, Start-ups, akademischen Ein­richtungen und Forschungs­laboren, die daran arbeiten, Quanten­computing voranzubringen und dessen praktische Anwendungen in Wirtschaft und Wissenschaft zu erforschen,“ ergänzt Gregor Pillen, General Manager IBM DACH. „Bereits in Kürze können interessierte Konzerne, Mittelständler und Forschung­seinrichtungen über das Fraunhofer-Kompetenz­netzwerk Zugriff zu Quanten­technologie bekommen, bevor dann der Quantencomputer aus unserem Rechenzentrum ans Netz geht.“

Das IBM Q System One ist dahingehend optimiert, die Qualität, Stabilität, Zuver­lässigkeit und Reproduzier­barkeit von Multi-Qubit-Anwendungen sicher­zustellen. Aufgrund dieser Faktoren und des daraus resultierenden hohen Quantum Volumes – eine Maßzahl für die Leistungs­fähigkeit eines Quantenrechners – ermöglicht das IBM Q System One modernste Forschungs­arbeiten für konkrete Anwendungs­szenarien in Wissenschaft und Industrie. IBM stellt bereits seit 2016 Quanten­computer über die Cloud für jedermann kostenlos zur Verfügung. Stand heute haben mehr als 200.000 Nutzer bereits die Möglichkeit genutzt, auf speziellen Algorithmen basierte Signale an die Rechner zu schicken. Die entsprechende Software namens Qiskit wurde mehr als 300 000-mal herunter­geladen und über 200 wissen­schaftliche Arbeiten zu Experimenten wurden auf der Plattform veröffent­licht.

FhG / JOL

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