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Quantencomputer: Quantencomputing mit steigenden Einsätzen

Das Rennen ist eröffnet: Eine ganze Reihe öffentlicher und privater Forschungsinitiativen bemüht sich um die besten Quantencomputer-Technologien.

Artikel von Dirk Eidemüller veröffentlicht am
Quantenlabor von IBM: EU fördert Entwicklung von Quantencomputern
Quantenlabor von IBM: EU fördert Entwicklung von Quantencomputern (Bild: Andy Aaron, IBM/CC-BY-ND 2.0)

Die Quanten kommen: Alles Wissenswerte über Quantenthemen erfahren Sie auch auf der Konferenz von Golem.de am 23. Juni in Berlin!

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Nachdem Europa trotz wichtiger Vorarbeiten die Etablierung einer eigenen Hardware-Industrie zum guten Teil verschlafen hat, soll sich dieser Fehler bei der nächsten großen IT-Technologie nicht noch einmal wiederholen. Das kürzlich angestoßene EU-Prestigeprojekt zur Quantentechnologie soll voraussichtlich 2018 starten und über einen Zeitraum von zehn Jahren insgesamt eine Milliarde Euro für die Erforschung und Entwicklung von Quanten-IT bereitstellen. Da es bei den beiden bisherigen EU-Projekten zu Graphen und dem Human Brain Project zum Teil deutliche Beschwerden über die Kriterien der Mittelvergabe gehagelt hatte, soll dieses Mal von Beginn an alles transparenter ablaufen.

Inhalt:
  1. Quantencomputer: Quantencomputing mit steigenden Einsätzen
  2. Mehrere Unternehmen entwickeln Quantencomputer

Ein plötzlicher Geldsegen für die einzelnen Akteure wird also nicht so schnell einsetzen, da dieses Kapital sich über mehrere Hundert Forschungsgruppen europaweit verteilen dürfte. Laut den Plänen der EU-Kommission werden die Fördergelder nicht nur der Grundlagenforschung zugutekommen, sondern sie sollen auch in die industrielle Entwicklungsarbeit fließen und etwa Quantensensoren und ähnliche Komponenten zur Marktreife bringen.

Quantenrepeater leiten Signale weiter

Denn die Quanteninformationstechnologie ist mittlerweile vielseitig geworden. Neben der Vision eines universell programmierbaren Quantencomputers mit vielen Tausend Qubits, der vielleicht erst in Jahrzehnten funktionstüchtig sein wird, spielt inzwischen auch die Quantenkryptographie eine immer wichtigere Rolle. Für ein Quantendatennetz der Zukunft werden Quantenrepeater benötigt, die Signale sicher weiterleiten. Aufgrund nicht zu vermeidender Verluste in Glasfasern oder Luft sind derzeit Übertragungen über mehr als 100 Kilometer praktisch kaum möglich.

Die herkömmliche Strategie, wie bei klassischen Signalen einfach den Datenstrom auszulesen und zu verstärken, funktioniert bei Quanten aus grundlegenden Gründen leider nicht. Das Forschungsministerium (BMBF) hat deshalb den Projektverbund Q.com auf den Weg gebracht, der mit neuartiger Hardware die Weiterleitung von Quantensignalen über größere Strecken möglich machen soll. Allein an diesem Verbund sind über 30 deutsche Arbeitsgruppen beteiligt. Als Vorbereitung auf das EU-Projekt zur Quantentechnologie hat das BMBF dieses Jahr zudem die Initiative Quantentechnologie - Grundlagen und Anwendungen (Qutega) beschlossen. Diese soll alle wichtigen Bereiche der Quanteninformationsverarbeitung abdecken.

Forscher aus Aachen, Delft und Jülich arbeiten zusammen

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  2. DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Berlin, Bonn

Bei all diesen Bestrebungen spielen aber auch lokale Allianzen eine nicht zu unterschätzende Rolle. So haben sich gerade kürzlich das Forschungszentrum Jülich und die RWTH Aachen - beide Partner der Jülich Aachen Research Alliance (Jara) - sowie das Qutech Institute im niederländischen Delft zu einem Forschungsverbund zusammengeschlossen. Hierbei bringen Jülich und Aachen ihre umfangreichen Erfahrungen im Hochleistungsrechnen und in theoretischer Quanteninformatik mit ein, während die Delfter Forscher in den vergangenen Jahren mit neuen Techniken der fundamentalen Quantenkontrolle wie etwa dem Transport von Quanteninformationen über lange Strecken von sich reden gemacht haben. Damit vereinigt diese Allianz eine ganze Reihe wichtiger Quantentechnologien.

Eine der wichtigsten Fragen, die noch zu klären sind, ist die Entwicklung hinreichend langlebiger Speicher - sowohl für Quantencomputer als auch für die Quantendatennetze.

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Mehrere Unternehmen entwickeln Quantencomputer 
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