Quantencomputer Made in Germany

Im internationalen Wettlauf um die Technik der Zukunft hat die Bundesregierung insgesamt zwei Milliarden Euro für die Entwicklung von Quantencomputern freigegeben.

1,1 Milliarden Euro vergibt das Bundesforschungsministerium, 878 Millionen Euro stammen aus dem Etat des Bundeswirtschaftsministeriums. Ziel sei es, innerhalb der nächsten fünf Jahre in Deutschland einen konkurrenzfähigen Quantencomputer zu bauen und ein dazugehöriges Ökosystem mit potenziellen Anwendern zu schaffen, sagte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek (CDU) am Dienstag in Berlin. «Heute starten wir die Mission Quantencomputer ‹Made in Germany›.»

Bislang gibt es in Deutschland noch keinen Quantencomputer, der komplett ohne Technologie aus dem Ausland gebaut wurde. Immerhin gelten die deutschen Mittelständler Trumpf und Sick bei quantenoptischen Sensoren als führende Know-how-Träger.

Die Quantentechnologien seien eine der entscheidenden Schlüsseltechnologien der Zukunft, sagte Karliczek. «Sie werden es uns erlauben, unsere Kommunikation absolut sicher zu gestalten, durch hochsensible Sensoren Sprünge in der Medizintechnik zu machen oder mittels Quantencomputing bisher nicht lösbare Probleme in Logistik oder Materialforschung zu bewältigen.»

Mit dem Konzept der Quantencomputer reagiert die Forschung und Industrie auf die Tatsache, dass die bislang übliche Entwicklung von Hochleistungscomputern an ihre physikalischen Grenzen stösst. Ein Quantencomputer speichert Informationen nicht in Form von Bits, die nur zwei mögliche Zustände annehmen können, nämlich Eins oder Null. Ein Qubit eines Quantencomputers kann stattdessen beides gleichzeitig sein, also Eins und Null. Das Quantenteilchen hält solange beide Zustände inne, bis man es sich ansieht oder misst. Damit können Quantencomputer theoretisch um ein Vielfaches schneller und leistungsfähiger sein als herkömmliche Rechner.

Um das Ziel des Programms zu erreichen, fördert das Forschungsministerium zunächst den Bau von «Demonstrations-Quantencomputern». Diese Rechner sollen über 24 voll funktionsfähige Qubits verfügen. Innerhalb der fünf Jahre soll ein wettbewerbsfähiger deutscher Quantencomputer mit mindestens 100 individuell ansteuerbaren Qubits ausgestattet sein – skalierbar auf mindestens 500 Qubits. Die aktuell grössten Quantenrechner sind ein 65 Qubit-Computer von IBM und ein 54-Qubit-System von Google.

Eine weitere Fördermassnahme «Anwendungsnetzwerk für das Quantencomputing» soll Anwenderinnen und Anwender aus Industrie und Grundlagenforschung in die Lage versetzen, die Potenziale des Quantencomputers für den Einsatz in unterschiedlichen Themenfeldern zu beurteilen. Dabei sollen Erkenntnisse aus der Theorie in die Praxis heruntergebrochen werden. Dabei steht im Fokus, für welche konkreten Probleme insbesondere die kurz- und mittelfristig verfügbaren Quantencomputer praxisrelevante Vorteile liefern werden.

Den Grossteil der Mittel aus dem Bundeswirtschaftsministerium, 740 Millionen Euro, erhält das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Mit Partnern aus der Industrie, dem Mittelstand, Start-ups und der Forschung soll das DLR zwei Konsortien aufbauen, um einen deutschen Quantencomputer sowie entsprechende Software und Anwendungen zu entwickeln.

Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) sagte, Quantencomputing habe das Potenzial, Schlüsselbranchen der Wirtschaft zu revolutionieren – etwa bei der Steuerung des Energiebedarfs und des Verkehrs oder dem Testen neuer Wirkstoffe. «Es ist unser Ziel, dass Deutschland bei der Entwicklung und der praktischen Anwendung von Quantencomputing weltweit mit an der Spitze steht.» Mit der Förderung wolle die Bundesregierung dafür sorgen, dass exzellente Forschungsergebnisse zu innovativen Anwendungen würden. «Wir wollen sehr rasch eine industrielle Basis schaffen, um Quantencomputer in die Praxis zu bringen und ihre Potenziale für unsere Wirtschaft und Gesellschaft zu nutzen.»

Zusätzlich zum Aufbau der beiden Konsortien wird das Wirtschaftsministerium beim DLR den Aufbau eines Industriellen Innovationszentrums fördern. Ausserdem wird an der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) ein Kompetenzzentrum für Quantentechnologie errichtet.