Weltweit erstes 6G-Mobilfunknetz mit Quantentech entsteht in Dresden
„Quarks“-Forscher wollen Software-Netzwerktechnik, Quantencomputer und KI kombinieren
Dresden, 13. Februar 2025. Die sächsische Landeshauptstadt bekommt voraussichtlich das weltweit erste 6G-Mobilfunk-Netz mit Quantentechnologie. Das hat Professor Riccardo Bassoli von der TU Dresden angekündigt. Demnach entsteht bis 2027 solch ein Testnetz für den Mobilfunk der 6. Generation (6G), der ab 2030 die Nachfolge von 5G antritt, auf dem Dresdner Uni-Campus. Dort wollen der Telekom-Mobilfunklehrstuhl von Prof. Frank Fitzek, das Ceti-Exzellenzzentrum und Bassolis „Quarks“-Forschungsgruppe die neuen Fähigkeiten von „6G“ im Zusammenspiel mit Quantencomputern und Künstlicher Intelligenz (KI) erproben.
Neue Möglichkeiten für vernetztes Fahren, Robotik und Spielewelten erhofft
„6G wird neue Möglichkeiten für die Roboter-Chirurgie, die Automatisierung in Fabriken, das vernetzte Fahren und anderes mehr eröffnen“, prognostiziert Riccardo Bassoli. Auch für künftige Spielewelten und Besuche im Metaversum dürfte 6G einen Schub bringen. „Das wird aber auch viele neue Herausforderungen an Sicherheit, Resilienz, Geschwindigkeit und kurze Reaktionszeiten mit sich bringen, die 5G nicht schafft. Dafür werden wir klassische Digitaltechnik mit Quantencomputern und -kommunikation, Künstlicher Intelligenz und anderen Technologien kombinieren“, sagt der aus Italien stammende Spezialist für softwaredefinierte Netzwerke.
1-Millisekunden-Reaktion mit Transatlantik-Cloud kaum machbar
Ein Beispiel: Künftig werden immer mehr autonom gesteuerte Autos auf den Straßen unterwegs sein, die sich mittels Funknetzen über Vorfahrt, sinnvolles Tempo, mögliche Kollisionen oder andere Unfallgefahren abstimmen. 6G werden sie unter anderem brauchen, um blitzschnell komplexe Probleme, die der Bordcomputer allein nicht lösen kann, an eine leistungsstarke KI im nächsten Rechenzentrum weiter zu delegieren. All dies muss binnen Millisekunden geschehen – inklusive der Entscheidungszeit für die KI. Würde man diese Datenströme erst in ein Großrechenzentrum über den Atlantik und wieder zurück schicken, käme die Antwort schon allein wegen der Lichtgeschwindigkeit und der Grenzen heutiger Binärcomputer zu spät wieder beim Auto an. Dann könnte ein Unfall womöglich schon geschehen sein.
Droht ein Unfall, soll lokale Quanten-Rechnerwolke blitzschnell entscheiden
Um dieses Dilemma zu lösen, setzen die Mobilfunk-Forscher auf ein Zusammenspiel mehrerer Technologien: Um die Signallaufzeiten kurz zu halten, sollen in Städten wie Dresden lokale kleine Hochleistungsrechenzentren für den 6G-Funk entstehen. In dieser „Edge Cloud“ genannten Rechnerwolke sind dann klassische Digitaltechnik, Quantencomputer, grafikkarten-ähnliche KI-Beschleuniger und dergleichen superschnell miteinander vernetzt. „Wenn ein Problem auftaucht, muss es zunächst in Teilprobleme aufgeteilt und die dann dem jeweils besten System zugewiesen werden“, erklärt Quarks-Forscher Leon Röscher den Ablauf. „Für eine Optimierung oder kryptographische Aufgaben zum Beispiel eignet sich besser der Quantencomputer, für die Bildverarbeitung eher die Grafikkarte beziehungsweise KI.“ Ähnliche Lösungen bieten sich für den Robotereinsatz bei OPs, die Fabrikautomatisierung, für die Orientierung von Haushaltsrobotern in Wohnungen und andere Szenarien an, in denen blitzschnelle Reaktionen notwendig sind.
Eigentlich sollte schon 5G den Durchbruch schaffen
Gelöst werden sollte all dies eigentlich schon mit dem aktuellen 5G-Mobilfunk. Doch der blieb in puncto Reaktionstempo hinter den ursprünglichen Erwartungen zurück. Zudem war vor zehn Jahren, als weltweit Experten wie der Dresdner Funktechnik-Guru Gerhard Fettweis „5G“ entwickelten, an bezahlbare Quantencomputer noch gar nicht zu denken. Die aber gelten als regelrechte „Game Changer“ in der Kryptographie, der Simulation komplexer Vorgänge und anderen Spezialanwendungen – bis hin eben zu den Herausforderungen, vor denen 6G steht.
Quantentech aus Sachsen
Für Otto-Normalverbraucher sind diese neuartigen Rechner, die gewissermaßen ganz viele Lösungen für eine Aufgabe auf einen Schlag „ausprobieren“ können, bei Preisen von einigen 100.000 Euro pro Gerät zwar immer noch viel zu teuer. Die Dresdner Exzellenz-Uni konnte sich mit Bundeszuschüssen dennoch gleich drei dieser Systeme mit einer Rechenkapazität von jeweils vier Qubits kaufen. Der Lieferant ist übrigens sächsisch: Hersteller „Xeedq“ ist eine Ausgründung der Uni Leipzig. Sie hat sich auf Quantencomputer spezialisiert, die anderes als die IBM-Systeme nicht bis nahe an den absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden müssen, sondern mit kleinen Stickstoff-Gitterfehlstellen in Diamanten quantenrechnen können.
Quantencomputer sollen sich im Netz auch quantenverschränken
Warum es gleich drei dieser Systeme sein mussten? Weil die Technischen Universitäten Dresden und München sowie die Telekom in ihrem gemeinsamen Projekt „Quantenkommunikation Netzwerke Kompetenz für die Gesellschaft“ (Quarks) eben auch ganze Quantencomputer-Netzwerke aufbauen wollen, die nicht auf lahme Elektronen für den Datenaustausch angewiesen sind: Die Superrechner sollen sich auf Quantenebene verschränken, so dass jede Computer augenblicklich die Lösungen seines „Kollegen“ erfährt. Quantenkommunikation und superpräzise Quantensensoren stehen dabei im Fokus.
Firma für Quantennetz-Software ausgegründet
Die Quarks-Forschungen sollen aber nicht nur technologische Durchbrüche für Industrie, Medizin und einen unfallarmen Straßenverkehr ermöglichen, sondern auch Impulse für die sächsische Wirtschaft auslösen: Für den Mobilfunk der 6. Generation wird nämlich nicht mehr soviel Netzwerk-Spezialtechnik aus Finnland oder China wie bisher gebraucht, viele Aufgaben werden dabei per Software erledigt. „Dieser Trend zu softwaredefinierten Netzwerken wird viele neue Akteure in Europa, Deutschland und Sachsen hervorbringen“, ist Prof. Bassoli überzeugt. Zudem dürfte das Quarks-Projekt regionale Quantentechnologie-Unternehmen wie eben Xeedq stärken. Eine erste Ausgründung ist schon zustande gekommen: Die vor einem halben Jahre gegründete „QcomBit“ ist auf Software für Quantennetze spezialisiert. Derzeit bemühen sich die Dresdner Gründer um Risikokapital für die nächsten Wachstumsschritte.
Quarks-Forscher wollen den Quantennebel lichten
Auch der Bildungssektor soll profitieren: Das zwölfköpfige Quarks-Team in Dresden und München entwickelt beispielsweise gemeinsam mit Lehrern und Lehrerinnen neue Quantentech-Bildungsangebote für Schüler. Entstehen soll ein Internetportal, über das die Mädchen und Jungen dann auf die Dresdner Quantenrechner zugreifen und mit ihnen experimentieren können. „Viel von dem, was in den Medien und in der Öffentlichkeit über Quantentechnologien erzählt wird, erscheint wie von einem magischen Nebel umgeben und stimmt auch nicht immer“, sagt Riccardo Bassoli. „Wir wollen diesen Nebel lichten.“
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Vor-Ort-Besuch, Auskünfte Bassoli und Röscher, TUD, Oiger-Archiv, Wikipedia
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