Der Wettlauf zum Quantenrechnen

Man sagt, dass das 21. Jahrhundert die Ära der Quanten sein wird. Doch wie weit ist es noch, bis uns Quantencomputer zur Verfügung stehen? Und stehen EU-Forscher verantwortungsvoll an der Spitze?

"Vielleicht werden Quantencomputer unser tägliches Leben in diesem Jahrhundert genauso radikal verändern, wie es der klassische Computer im vergangenen Jahrhundert getan hat": das waren die Worte des Nobelpreiskomitees von 2012 bei der Verleihung des Physiknobelpreises an Serge Haroche und David Wineland für ihre Arbeit an Quantensystemen.

Es wird gesagt, dass das 21. Jahrhundert die Ära der Quanten sein wird. Doch wie weit ist es noch, bis uns Quantencomputer zur Verfügung stehen? Welche Fähigkeiten werden sie haben? Und welchen Herausforderungen wird die Forschungsgemeinschaft der EU auf diesem Weg noch begegnen? Forschung, Industrievertreter und politische Entscheidungsträger trafen sich in der vergangenen Woche auf dem Innovationsgipfel, um diese Fragen zu erörtern.

Im Gegensatz zu konventionellen Rechnern, die Informationen als 0 und 1 speichern, verwenden Quantenrechner Qubits, die den Wert 1 oder 0 oder beide Werte gleichzeitig annehmen können. "Quantenüberlagerung", Quanteneffekte der Verschränkung und quantenmechanisches Tunneln ermöglichen zusammengenommen dem Quantenrechner, mit allen Kombinationen von Bits gleichzeitig zu rechnen. Deshalb ist Quantenrechnen leistungsstärker und schneller als konventionelles Rechnen.

In seiner Rede auf dem Innovationsgipfel hob Lieven Vandersypen von der Technischen Universität Delft hervor, was diese erhöhte Leistungsfähigkeit bedeuten würde: "Quantenrechner können komplexe Moleküle modellieren, die durch Quantenchemie zur Verbesserung von Gesundheit und Medizin beitragen könnten. Sie können auch komplexe Materialien modellieren, die durch Superleitfähigkeit bei Raumtemperatur Auswirkungen auf Energie haben können, sowie komplexe mathematische Probleme lösen, die der Sicherheit zugutekommen."

John Morton vom University College London (UCL) wies auf neue Diagnosewerkzeuge, neuartige Arzneimittel, neue Werkstoffe für Batterien und Solartechnologie hin, die man sich im Zeitalter des Quantenrechnens vorstellen könnte.

Dies bedeutet auch "Big Business". Der Markt für Hochleistungsrechnen hatte 2011 einen Wert von etwa 8,8 Milliarden EUR. Und das sei wichtig für die EU, da es sich um ein Gebiet handele, auf dem wir Spitze sind, so Professor Morton: "In der EU wird Quantenwissenschaft auf globalem Niveau betrieben. Wir produzieren die beste Wissenschaft der Welt, doch die Herausforderung besteht darin, diese in Marktgelegenheiten umzusetzen." Professor Morton bemerkte, dass die EU im Hinblick auf den akademischen Output zur Quantentechnologie zwar an der Spitze des Wettbewerbs stehe, wir aber bei der Patentierung hinterherhinken würden. "Zwischen 2009 und 2012 patentierte China fünf Mal mehr Quantentechnologien als die EU. In der Zwischenzeit sind Industrie und Verteidigungsorganisationen in den Vereinigten Staaten sehr aktiv in den Quantentechnologien geworden. Wir müssen die weltführende Quantenwissenschaft der EU für Technologie nutzbar machen, uns der technischen Herausforderung stellen und einen Geist des Unternehmertums und im Sinne der Unternehmen auf diesem Gebiet kultivieren."

Professor Vandersypen bekräftigte die führende Rolle der EU im Bereich der Quantenwissenschaft: "Es werden noch mehr Nobelpreise auf diesem Gebiet verliehen werden und sie werden an Europäer gehen." Er betonte allerdings, dass eine EU-weite Anstrengung erforderlich sei, um die Forschung voranzutreiben, insbesondere im Hinblick auf die Verbesserung der Fehlertoleranz und Skalierbarkeit im Quantenrechnen. "Wenn es darum geht, Quantenhardware und -software voranzubringen, ist eine EU-weite Anstrengung erforderlich, um etwas zu bewirken. Flaggschiffe wie das Projekt zum menschlichen Gehirn (Human Brain Project) und zu Graphen, sind die Finanzierungsmaßstäbe, an die wir denken", so Professor Vandersypen.

Bei einem erneuten Blick auf die europäische Ebene forderte Professor Morton die Gründung eines Beratungsgremiums für Quantentechnologie mit einer mindestens 50 % umfassenden Beteiligung der IT-Industrie, um zur Definition einer EU-Strategie beizutragen. "Lasst uns die EU an die Spitze des aufstrebenden Quantentechnologiesektors stellen, die EU zu einer ersten Adresse für Forscher und Investoren machen, die Quantentechnologien kommerzialisieren wollen", mahnt er. "Lasst ein 'Quantum-Valley' hier bei uns entstehen."

Weitere Informationen sind abrufbar unter:

Innovationsgipfel 2014
http://www.knowledge4innovation.eu/6th-european-innovation-summit-17-november-20-november-2014

Digitale Agenda: «Emerging trends in Quantum Computing»
http://ec.europa.eu/digital-agenda/futurium/en/content/emerging-trends-quantum-computing

Länder

Belgien