Quanten-Computing in Europa auf dem Vormarsch

Google, IBM oder der chinesische Internetriese Alibaba: Das sind derzeit die großen Namen, wenn es um Quanten-Computing geht. Dank einer gemeinsamen Initiative des Fraunhofer-Instituts, welches seinen Hauptsitz in München hat, und IBM wird der erste physischen IBM Quanten Computers außerhalb der USA in Deutschland eingerichtet. Wir zeigen in diesem Blogbeitrag, was Quanten-Computing bedeutet und wie Bayern diese Technologie in Zukunft vorantreiben möchte.

Wozu dient Quanten-Computing?


Durch die unglaubliche Geschwindigkeit, mit der ein Quantencomputer Berechnungen durchführen kann, werden neue Anwendungsbereiche für Computer erschlossen. Bisherige Rechner stoßen besonders bei exponentiellen Berechnungen, wie sie für Simulationen und Künstliche Intelligenz benötigt werden, leicht an ihre Grenzen. Außerdem verspricht Quanten-Computing neue Möglichkeiten für das Organisieren und Strukturieren großer Datenbanken und bei der Verschlüsselung von Informationen. Deshalb ist Quanten-Computing für die Industrien der Informationstechnologie sowie der Datenverarbeitung und für die Forschung von unschätzbarem Wert. Viele mögliche Anwendungen von Künstlicher Intelligenz lassen sich nur mit Quantencomputern effizient realisieren, da herkömmliche Rechner nicht über genügend Leistung verfügen. In Zeiten zunehmender Digitalisierung werden die neuartigen Rechner daher bald unverzichtbar sein.


Quanten-Computing ist Zukunftsthema


Die Digital Life Design, kurz DLD, ist eine der führenden Innovationskonferenzen weltweit, die 2005 in München gegründet wurde und inzwischen weltweit Ableger hat. In diesem Jahr brachte die DLD vom 18. – 20. Januar 2020 über 1.200 Gäste aus fast 50 Ländern in der bayerischen Hauptstadt München zusammen, die über die neuesten Trends in der Digitalisierung diskutierten. Gleich mehrmals auf der Agenda: Das Thema Quanten-Computing und seine Anwendungsbereiche. Um die Vorzüge der europäischen Forschungslandschaft und die Anwenderindustrien in den Vordergrund zu rücken, haben wir von Invest in Bavaria gemeinsam mit London & Partners auf der DLD ein Experten-Panel organisiert, das sich intensiv mit Quanten-Computing auseinandersetzte. Als Speaker waren Torsten Siebert (Fraunhofer Institut), Ian Walmsley (Imperial College London), Sebastian Luber (Infineon Technologies) und Ignacio Cirac (Max-Planck-Institut für Quantenforschung) geladen.

Panel mit dem Thema "A Quantum (Computing) Leap in European Collaboration" auf der DLD 20 in München. Als Speaker waren Torsten Siebert (Fraunhofer Institut), Ian Walmsley (Imperial College London), Sebastian Luber (Infineon Technologies) und Ignacio Cirac (Max-Planck-Institut für Quantenforschung) geladen. Laura Citron von London & Partners übernahm die Moderation.

Alle Experten waren sich einig darin, dass man auf dem Feld des Quanten-Computings auf europäischer Ebene zusammenarbeiten müsse.

Auf den Punkt gebracht hat es Ian Wamsley. Er verglich die Jagd nach der Quantentechnologie mit dem Wettlauf ins All in den sechziger Jahren, als es darum ging, als erste Nation auf dem Mond zu landen. Die Experten waren sich einig, dass heute aber im Gegensatz zu damals die Kollaboration im Vordergrund stehe.

Diesen Weg haben auch IBM und die Fraunhofer-Gesellschaft eingeschlagen. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist mit über 26.600 Mitarbeitern die größte Forschungsorganisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Der Sitz der Zentrale ist in München. Im Herbst letzten Jahres verkündeten IBM und Fraunhofer, mit einer gemeinsamen Initiative Quanten-Computing in Europa weiterentwickeln zu wollen. Die beiden Partner vereinen sehr praxisorientierte Ziele: Sie wollen gemeinsam die gezielte Anwendung von Quantencomputern in der Industrie möglich machen. Dazu stellt IBM mit seinem „IBM Q System One“ einen der besten Quantencomputer der Welt bereit – und zwar in Deutschland. Das wird weltweit der erste auf Quantentechnologie basierende IBM Rechner außerhalb der USA sein. Das gesamte Projekt wird von der Fraunhofer-Gesellschaft koordiniert. Unter dem gemeinsamen Dach des „Fraunhofer Center for Quantum Computing“ (zu Deutsch: Fraunhofer Zentrum für Quanten-Computing) werden diese Partner eine Gemeinschaft aus Forschern, Entwicklern, IT-Experten sowie industriellen Anwendern und Entscheidern formen. Damit werden die neuen Möglichkeiten des Quanten-Computing ohne Umwege mit den direkten Anwendungszwecken in der Wirtschaft und Industrie zusammengeführt.

Partnerschaft von Politik, Wirtschaft und Forschung treibt Quantum-Computing voran


Deutschland stellt in den Jahren 2018-2022 etwa 650 Millionen Euro   bereit, um Forschung und Entwicklung von Quantentechnologie zu fördern. Damit ist Deutschland nicht nur der stärkste Förderer in Europa, sondern auch der drittstärkste weltweit. Der Freistaat Bayern selbst investiert über die nächsten Jahre ebenfalls 72 Millionen Euro   in die Forschung und Entwicklung von Quanten-Computing.

In Bayern tut sich derzeit einiges, um Forschung, Entwicklung, und Anwendung der revolutionären Quantentechnik zu beschleunigen. Über die Partnerschaft von IBM und der Fraunhofer-Gesellschaft, die den ersten Quanten-Computer außerhalb der USA nach Deutschland holen und etablierte Partner aus Forschung und Industrie vereint, haben wir bereits gesprochen. Ebenfalls ist das MCQST zu nennen: Das Munich Center for Quantum Science and Technology. Letzteres ist ein Cluster, das im Januar 2019 gegründet wurde. Hauptinitiatoren sind die beiden bayerischen Eliteuniversitäten Technische Universität München (TUM) und Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) , zusammen mit der Max-Planck-Gesellschaft. Das MCQST hat sich zum Ziel gesetzt, ein global führendes, interdisziplinäres Expertenzentrum um das Thema Quanten-Computing in Bayern einzurichten.

Auch in Würzburg wird zum Thema Quanten-Computing geforscht. Hier entsteht ein Forschungsinstitut, das topologische Isolatoren zur Anwendung bringen will. Einer der treibenden Kräfte dahinter ist die Würzburger Julius-Maximilians-Universität (JMU). Grundlage für Quantencomputer sind sogenannte Quantenbits, die allerdings eine extrem kurze Lebensdauer aufweisen und sich als wenig praxistauglich erwiesen haben. Abhilfe könnte dabei der Einsatz topologischer Isolatoren schaffen. Der Freistaat Bayern fördert den Aufbau und Betrieb des „Institute for Topological Quantum Computing“ im Zuge der Hightech Agenda Bayern.

Die Beispiele zeigen, dass in Bayern also staatliche Fördergelder, theoretischer Hintergrund der Wissenschaften und praktische Anwendung aus der Industrie zusammenkommen und Hand in Hand arbeiten, um Quanten-Computing voranzutreiben.


Bayerns Zukunft ist vielversprechend


Wie vielversprechend Bayern als Unternehmensstandort auch branchenübergreifend ist, belegen Studien. Der Prognos Zukunftsatlas untersucht alle 3 Jahre die Zukunftsfähigkeit Deutschlands Regionen. Er sieht den Freistaat als nach vorne gerichteten Wirtschaftsstandort mit nahezu unbegrenztem Entwicklungspotenzial und einer hervorragenden Ausgangsposition. Das gilt sowohl für die Unternehmen, die bereits ansässig sind als auch für die, die sich noch in Zukunft ansiedeln werden.