Ort verkündet

Stuttgart bekommt einen Quantencomputer

Von Bastian Benrath
Aktualisiert am 13.03.2020
 - 19:26
Quantencomputer ähneln am ehesten elaborierten Kronleutern: Ein „Q System One“ von IBM steht auf dem Messestand des Unternehmens auf der CES.
Ob Quantenrechner eigentlich Computer sind, ist noch nicht ganz klar – doch die neuen Supermaschinen können weit mehr als nur rechnen. Das erste System seiner Art in Europa kommt nun nach Baden-Württemberg. Doch auch an einem anderen deutschen Ort forscht man.

Deutschland braucht Batterien. Egal ob für Elektroautos oder die Zwischenspeicherung von überschüssiger Energie aus Windparks – Batterien haben sich vom unscheinbaren Begleiter des Walkmans zu einer Schlüsseltechnologie für allerlei Zukunftsthemen entwickelt. Ein Problem dabei ist, dass die Erforschung neuer Arten von Batterien eine langwierige Angelegenheit ist. Herauszufinden, wie die chemischen Substanzen im Innern einer Batteriezelle miteinander reagieren, um so möglicherweise bessere Kombinationen zu erforschen, ist aufwendig und teuer – vor allem, wenn man jede neue Idee in einem Laborexperiment testen muss.

An dieser Stelle könnten die Chemiker künftig Hilfe von ungeahnter Seite bekommen. Das Zauberwort, hinter dem sich schon eine Reihe von Autoherstellern hoffnungsvoll versammelt haben, lautet: Quantencomputer.

Denn die Moleküle in Batterien verhalten sich quantenmechanisch. Deshalb sind diese neuen Supercomputer in der Lage, ihr Verhalten unter verschiedenen Rahmenbedingungen deutlich besser zu simulieren, als herkömmliche Computer es je können werden. Auf diese Art und Weise könnte es bald möglich sein, nicht jede neue Idee im Labor testen zu müssen. Stattdessen könnte man sie in einem Quantencomputer simulieren – und nur zum Schluss einen physischen Versuch machen, um die Ergebnisse zu überprüfen.

Ehningen bei Stuttgart

Diese Art von Forschung wird künftig auch in Deutschland möglich sein. Die für angewandte, häufig industrienahe Forschung stehende Fraunhofer-Gesellschaft hat eine Vereinbarung mit dem Technologiekonzern IBM unterzeichnet, die einen Quantencomputer des amerikanischen Unternehmens nach Deutschland bringen wird. Dieser wird, wie die beiden Projektpartner an diesem Freitag bekanntgeben, in ein IBM-Rechenzentrum nach Ehningen bei Stuttgart kommen. Das System soll zu Beginn des kommenden Jahres den Betrieb aufnehmen und wird das erste seiner Art in Europa sein.

Gesteuert wird es durch ein neues Fraunhofer-Kompetenznetzwerk für Quantencomputing von München aus. Mehrere Bundesländer, das Bundeswirtschafts- und das -Bundesforschungsministerium sowie die Europäische Union fördern das Projekt finanziell. Die Bundesregierung investiert mehr als eine Milliarde Euro in die Technologie. Den größten Anteil zum Quantencomputer bei Stuttgart steuert das Land Baden-Württemberg bei.

In Amerika stehen schon 15 Quantencomputer von IBM. Auf diese erhalten interessierte deutsche Unternehmen und Forschungsinstitute über einen Cloud-Zugang schon von Anfang April an Zugriff. „Diese Vereinbarung eröffnet Europa eine weitere Chance, bei der Weiterentwicklung einer vielversprechenden Technologie eine Vorreiterrolle zu übernehmen“, sagt IBM-Europachef Martin Jetter. „Und Deutschland spielt hier durch die geplante Zusammenarbeit eines breit angelegten Ökosystems aus wissenschaftlichen, öffentlichen und privaten Institutionen eine führende Rolle.“

Ein zweites deutsches Quanten-Zentrum entsteht derweil im rheinländischen Jülich. In das dortige Forschungszentrum kommt ein Quantencomputer des kanadischen Herstellers D-Wave. Dieser soll ebenfalls bis zum Jahreswechsel einsatzbereit sein, bis dahin arbeiten auch die Jülicher Forscher per Fernzugriff auf ein D-Wave-System in Kanada. Zu ihnen gehört Kristel Michielsen, Mitautorin einer vielbeachteten Studie von Google zur Überlegenheit von Quanten- gegenüber herkömmlichen Computern. Der kalifornische Technologiekonzern gehört wie IBM zu den Quantenpionieren der Welt.

Lihium-Schwefel-Batterien

Auch einige deutsche Konzerne forschen schon jetzt an Quantentechnologien. Zum Beispiel ist Daimler seinerseits eine Partnerschaft mit IBM eingegangen, um neuartige Lithium-Schwefel-Batterien zu entwickeln. Von ihnen wird angenommen, dass sie höhere Energiedichten als die heute gebräuchlichen Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen. Auf der Elektronik-Leitmesse CES in Las Vegas zeigten die beiden Unternehmen Anfang des Jahres erste Forschungsergebnisse.

Neben der Simulation von quantenmechanischen Prozessen, etwa in Batterien, können Quantencomputer auch Optimierungsprobleme lösen, zum Beispiel im Verkehr oder für Finanzanlagen. Doch wie groß ihr Anwendungsfeld ist, steht noch nicht fest. Dies auszuloten, macht einen großen Teil der heutigen Quantenforschung aus. „Eine zentrale Forschungsfrage ist, welche konkreten Anwendungsszenarien sich für die Berechnung mit einem Quantencomputer eignen, wie sich Algorithmen dafür entwickeln und in einfache Applikationen übersetzen lassen“, sagt Fraunhofer-Präsident Reimund Neugebauer.

Auch optisch unterscheiden sich Quantencomputer: Sie ähneln am ehesten aufwendigen Kronleuchtern, die von der Decke herabhängen. Das tun sie, weil sie nach unten immer weiter gekühlt werden, so dass der Quantenchip am unteren Ende bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts arbeitet. Statt Computern ähneln sie Laborgeräten, auch weil sie vor Temperaturschwankungen und Erschütterungen geschützt werden müssen.

Quelle: F.A.Z.
Autorenporträt / Benrath, Bastian
Bastian Benrath
Redakteur in der Wirtschaft.
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