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Quantentech-Boom ab 2025 erwartet

IBM-Forscher Stefan Filipp kontrolliert das Kühlsystem. das den Quantencomputer nahe bei Weltraum-Temperatur hält, damit der Supraleit-Effekt nicht zusammenbricht. Foto: IBM Research

Quantencomputer im IBM-Labor: IBM-Forscher Stefan Filipp kontrolliert auf dieser Archivaufnahme das Kühlsystem, das einen Quantencomputer nahe bei Weltraum-Temperatur hält, damit der Supraleit-Effekt nicht zusammenbricht. Foto: IBM Research

Umfrage: Jedes vierte Unternehmen arbeitet schon an Quantencomputer & Co. oder plant das in naher Zukunft

Berlin/Dresden, 3. April 2022. Quantentechnologien stoßen auf wachsendes Interesse in Wirtschaft, Politik und Militär. Fast jedes vierte Unternehmen weltweit arbeiten bereits am Einsatz von Quantencomputern, -kommunikation oder -sensoren beziehungswiese plant dies für die nahe Zukunft. Besonders Telekommunikationskonzerne, Banken, Versicherungen, Automobilbau und Luftfahrt interessieren sich für die Optimierungsfähigkeiten, Abhörsicherheit und Messgenauigkeit dieser – bisher noch nicht ganz ausgereiften – Technik. Das geht aus einer Untersuchung der Technologieberatungs-Agentur „Capgemini“ hervor.

Nach Finanzsektor und Autobranche schwappt Q-Tech in immer mehr Wirtschaftszweige

Dessen Denkfabrik „Capgemini Research Institute“ hatte Ende 2021 für die Erhebung 857 Unternehmen aus Industrie, Dienstleistungssektor sowie Forschung befragt und die Befunde dann durch weitergehende Interviews vertieft. Letztlich basiert die Analyse also vor allem auf Selbsteinschätzungen der befragten Betriebe.

Intel-Quantendirektor Jim Clarke zeigt den neuen 17-Qubit Testchip. Foto: Intel Corp.

Intel-Quantendirektor Jim Clarke zeigt einen 17-Qubit Testchip. Foto: Intel Corp.

„In den letzten zwei Jahren haben wir Vorreiter in der Finanzbranche gesehen – und gerade auch in der Automobilindustrie gibt es eine große Dynamik“, schätzte Capgemini-Quantentech-Experte Iftikhar Ahmed dazu ein. Capgemini verweist da auf Beispiele wie Volkswagen, die bereits mit Quantentech-basierter Navigation experimentieren oder die banker von „JP Morgan“, die klassische und Quanten-Computer kombinieren, um Anlage-Portefeuilles zu optimieren.

Iftikhar Ahmed. Foto: Capgemini Quantum Lab SPOC Germany

Iftikhar Ahmed. Foto: Capgemini Quantum Lab SPOC Germany

Kommerzieller Durchbruch könnte Mitte des Jahrzehnts beginnen

„Die jüngsten Durchbrüche bei Quantentechnologien werden in den nächsten fünf Jahren eine neue Ära für Computing, Sensoren und Cybersicherheit einläuten“, prognostiziert nun Iftikhar Ahmed. Denn die meisten befragten Branchenexperten glauben, dass viele kommerzielle Anwendungen für Quantencomputer nur noch drei bis fünf Jahre entfernt sind. Ende der 2020er Jahre könnten Quantentech-Produkte schon recht verbreitet sein.

Vor allem China und die Niederlande haben laut der Capgemini-Umfrage bei der Quantentech-Adaption die Nase vorn. Grafik (modifiziert und übersetzt: hw): Capgemini

Vor allem China und die Niederlande haben laut der Capgemini-Umfrage bei der Quantentech-Adaption die Nase vorn. Grafik (modifiziert und übersetzt: hw): Capgemini

China und Niederlande haben die Nase vorn

Besonders in China und in den Niederlanden ist der Capgemini-Umfrage zufolge die Adaption von Quantentechnologien schon vergleichsweise weit gediehen: In China gaben 43 Prozent der Befragten ein, dass sich ihr Unternehmen schon an Quanten-Tech arbeite oder dies bald tun werde. In den Niederlanden waren es 42 Prozent, in Deutschland 26 Prozent und in den USA 22 Prozent. Ein ähnliches, nur leicht verschobenes Bild ergibt sich, wenn man die Quantentechnologie-Publikationen aus den verschiedenen Ländern vergleicht: Demnach kommen die meisten Q-Tech-Untersuchungen aus den USA (26 %) und China (23 %), gefolgt von Deutschland und Großbritannien (je 9 %) und Japan (7 %).

Bitkom-Präsident Achim Berg. Foto: Bitkom

Bitkom-Präsident Achim Berg. Foto: Bitkom

Bitkom: „Entscheidender Wettbewerbsfaktor für die Zukunft“

Gerade die deutsche Wirtschaft und Politik verknüpfen große Hoffnungen mit Quanten-Tech. Über die Hälfte der Unternehmen sehen darin „einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor für die Zukunft“, hatte eine Umfrage des Hightech-Branchenverbandes „Bitkom“ bereits Mitte 2021 ergeben. „Wer Quantentechnologien beherrschen und anwenden kann, wird sich maßgebliche Wettbewerbsvorteile sichern“, erklärte Bitkom-Präsident Achim Berg. „Quantencomputer können Probleme lösen, an denen Superrechner scheitern, etwa die Berechnung komplexer Liefer- und Produktionsketten, die Simulation der Wirksamkeit von Medikamenten im Körper oder die Analyse und Prognose von Entwicklungen an den Finanzmärkten.“ Das sah schon die alte Bundesregierung ähnlich und versprach im Zuge ihres „Konjunktur- und Zukunftspakets“ 2021 rund zwei Milliarden Euro für die Quantentechnologien.

Den Elektronikchip oben liefert Globalfoundries Dresden, die photonische Quantenebene ganz unten produziert die Globalfoundries-Fabrik bei New York. Foto: Psiquantum

Den Elektronikchip oben liefert Globalfoundries Dresden, die photonische Quantenebene ganz unten produziert die Globalfoundries-Fabrik bei New York – beides soll letztlich in den Psiquantum-Computern verbaut werden. Foto: Psiquantum

Forscher und Mikroelektroniker aus Sachsen arbeitet an mehreren Quantentech-Projekten mit

Auch in Sachsen sind die Hoffungen groß, von einem nahenden Quantentech-Boom zu profitieren. Dabei stützt sich der Freistaat vor allem auf seine starke Forschungslandschaft und die Anknüpfungspunkte zwischen klassischer Mikroelektronik und Quantentechnik. So beteiligen sich beispielsweise Infineon, Globalfoundries und das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden sowie weitere Partner an Quantentech-Projekten wie „Quasar“, QLSI oder den Psiquantum-Quantencomputern mit.

Mit der sogenannten Bloch-Kugel lassen sich Quantenzustände visualisieren, die in Quantencomputern und -Kommunikationsysteme als kleinste Dateneinheiten dienen. Grafik: Deutsche Telekom

Mit der sogenannten Bloch-Kugel lassen sich Quantenzustände visualisieren, die in Quantencomputern und -Kommunikationsysteme als kleinste Dateneinheiten dienen. Grafik: Deutsche Telekom

3 Säulen: Quantencomputer, Quantenkommunikation, Quantensensoren

Quantentech-Akteure befassen sich heute meist mit drei Fokusthemen: Erstes sind das Quantencomputer, deren Qubit-Zellen mehrere Zustände auf einmal „ausprobieren“ können. Dadurch empfehlen sie sich zum Beispiel als schnelle Optimierer für komplexe Chemikalien, Medikamente oder Maschinenkonstruktionen, aber auch als Codeknacker für Primzahlfaktor-Chiffrierungen. Ein zweites Thema sind verschränkte Quantenzustände für die Datenübertragung, bei denen jeder Abhör- oder Manipulationsversuch sofort entdeckt würde. Und drittens arbeiten inzwischen viele Ingenieure an Quantensensoren, die zum Beispiel Schwerkraft, Magnetfelder, Drücke oder Bewegungen vielfach präziser als heutige Sensoren messen können. Solche Supersensoren wären für Autos und Flugzeuge ebenso interessant wie für die medizinische Bildgebung, die Navigation ohne Satelliten und den Präzisionsanlagenbau.

Quantentech bisher erst bedingt praxistauglich

Von universeller Praxistauglichkeit und Massenproduktion sind all diese Quantentech-Anwendungen aber noch ein ganzes Stück entfernt: Die meisten Quantencomputer haben nur wenige „Qubit“ genannte Zellen, brauchen extrem tiefe Temperaturen beziehungsweise machen noch viele Fehler. Und in der Quantenkommunikation arbeiten die Forscher und Ingenieure immer noch hart daran, längere Distanzen damit stabil zu überbrücken. Am nächsten am breiten Praxiseinsatz könnten womöglich Quantensensoren sein, weil es dafür viele unterschiedliche Konstruktions- und Materialansätze gibt.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Capgemini, Bitkom. Oiger-Archiv, BMBF, Silicon Saxony, WFS