Quantenrechner für Industrie und Forschung
Die Fraunhofer-Gesellschaft und der US-IT-Konzern IBM haben heute die Unterzeichnung einer Vereinbarung bekannt gegeben, deren Ziel es ist, bis Anfang kommenden Jahres einen Quantenrechner nahe Stuttgart zu installieren.
Foto: Jens D. Billerbeck
Angekündigt war die Kooperation zwischen der Fraunhofer-Gesellschaft und IBM schon länger. Eigentlich sollte die Unterzeichnung der entsprechenden Vereinbarung am heutigen Freitag mit „großem Bahnhof“ stattfinden, doch die Corona-Pandemie machte auch hier einen Strich durch die Rechnung, die Unterzeichnung fand nun unter Ausschluss der Öffentlichkeit statt. Kern der Zusammenarbeit wird ein „Q System One“-Quantencomputer der IBM sein, der in einem Rechenzentrum des Konzerns bei Stuttgart installiert werden soll. Es ist geplant, dass das System zu Jahresbeginn 2021 in Betrieb gehen wird; es ist das erste seiner Art in Europa.
Beide Kooperationspartner unterstützen mit ihrer Initiative das Ziel der deutschen Bundesregierung, die Quantentechnologie von der Grundlagenforschung hin zu marktfähigen Anwendungen zu entwickeln. Dafür investiert der Bund in den kommenden zwei Jahren beinahe 1 Mrd. €. Mit den passenden Forschungsinfrastrukturen soll so die Weiterentwicklung und Verbreitung der Quantencomputertechnologie in Deutschland strategisch gefördert werden. Die größten finanziellen Anteile steuern aktuell die beteiligten Länder Baden-Württemberg und Bayern bei.
Vielfältige Forschungsaufgaben
Fraunhofer-Präsident Reimund Neugebauer erläutert die Ziele: „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.“ Quantencomputing habe das Potenzial, komplexe Systeme in Wirtschaft und Industrie zu analysieren, molekulare und chemische Wechselwirkungen zu entflechten, komplizierte Optimierungsprobleme zu bewältigen und künstliche Intelligenz deutlich leistungsfähiger zu machen. „Solche Fortschritte könnten die Tür zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und enormen Verbesserungen zum Beispiel bei Lieferketten, der Logistik und der Modellierung von Finanzdaten sowie Probleme aus den klassischen Ingenieurwissenschaften öffnen“, so Neugebauer.
Gregor Pillen, General Manager IBM für Deutschland Österreich und die Schweiz, begrüßte die Fraunhofer-Gesellschaft als „wichtiges, europäisches Mitglied des weltweiten IBM Q Network“. Das sei ein Zusammenschluss von über 100 Unternehmen, Start-ups, akademischen Einrichtungen und Forschungslaboren, die gemeinsam daran arbeiten, Quantencomputing voranzubringen und dessen praktische Anwendungen zu erforschen. Pillen: „Bereits in Kürze können interessierte Konzerne, Mittelständler und Forschungseinrichtungen über das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Zugriff zu Quantentechnologie bekommen, bevor dann der Quantencomputer aus unserem Rechenzentrum ans Netz geht.“ Martin Jetter, Senior Vice President & Chairman IBM Europa, ergänzt: „Es darum geht, die Zukunft unserer europäischen Gesellschaft mitzugestalten, indem komplexe Probleme wie der Klimawandel und Gesundheitsfragen mithilfe von Quantencomputing angegangen werden. Ein denkwürdiger Meilenstein für unsere Region.“
Freude in Baden-Württemberg und Bayern
Seitens der Bundesregierung begrüßt der Chef des Bundeskanzleramts Helge Braun die Vereinbarung: „Für die weitere Förderung eines international sichtbaren Ökosystems im Bereich der Quantentechnologien ist dieser Schritt von großer Bedeutung.“ Seitens der baden-württembergischen Landesregierung freut sich Ministerpräsident Wilfried Kretschmann, dass die Standortentscheidung zugunsten seines Bundeslands ausgegangen ist. „Der Quantencomputer ist für unser Land ein wichtiger Schritt auf dem Weg, die entscheidenden Zukunftstechnologien frühzeitig und erfolgreich mitzuprägen.“
Auch Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger begrüßt die Kooperation: „Quantencomputing bietet enormes Potenzial für viele Anwendungsfelder, zum Beispiel in der Logistik, bei der Erforschung neuer Materialien, für künstliche Intelligenz und IT-Sicherheit.“ Bayern werde sich deshalb mit einem leistungsstarken Kompetenzzentrum unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte und Integrierte Sicherheit (Aisec) in Garching an dieser Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft beteiligen. Ein Schwerpunkt wird dabei das Zusammenspiel von Quantencomputing und IT-Sicherheit sein. Aiwanger: „Wir wollen das Quantencomputing als neue Schlüsseltechnologie noch weiter für unsere Unternehmen erschließen.“
Das IBM System Q One
Das IBM System Q One ist dahingehend optimiert, die Qualität, Stabilität, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit von Anwendungen mit vielen Quantenbits (Qubits) sicherzustellen. Daraus resultiere ein hohes Quantum Volume (eine Maßzahl für die Leistungsfähigkeit eines Quantenrechners) und das wiederum erlaube modernste Forschungsarbeiten für konkrete Anwendungsszenarien in Wissenschaft und Industrie.
Bereits seit 2016 stellt IBM Quantencomputer über die Cloud für jedermann kostenlos zur Verfügung. Stand heute haben schon mehr als 200 000 Nutzer die Möglichkeit genutzt, auf speziellen Algorithmen basierende Signale an die Rechner zu schicken. Die entsprechende Software namens Qiskit wurde nach IBM-Angaben mehr als 300 000-mal heruntergeladen und über 200 wissenschaftliche Arbeiten zu Experimenten wurden auf der Plattform veröffentlicht.
