Wie ist der aktuelle Stand beim Quantencomputing als Technologie, was kann sie potenziell leisten, was kann sie besser als herkömmliche Rechner?
Quantencomputing ist eine der großen Technologiechancen des 21ten Jahrhunderts. Genau deshalb ist es mir so wichtig, dass wir verantwortungsvoll mit dieser Chance umgehen. Heute gibt es dabei die verschiedensten technologischen Ansätze, um einen Quantencomputer zu realisieren: Supraleiter, Ionen, Spins und Photonen. Und klar: ich sehe große Vorteile in der photonischen Plattform, insbesondere in der Plattform, die wir bei Q.ANT entwickeln. Den entscheidenden Vorteil sehe ich darin, dass unsere Qubits auch bei Raumtemperatur funktionieren, womit sich vielfältigste Alltagsanwendungen auftun.
Klar ist aber auch: alle Plattformen haben noch viel Entwicklung vor sich. Diese Entwicklung ist kein Sprint, sondern ein Marathon über etliche Jahre. Auf dieser Reise werden wir die Technologie sukzessive weiterentwickeln und dabei die Potentiale, und den sich daraus entwickelnden Mehrwert, verstehen. In besonderem Maße sehe ich es als Entwickler dieser Technologie auch als unsere Pflicht an, zu jedem Zeitpunkt über die gesicherten Potentiale zu informieren und aufzuzeigen, wo wir die Grenze zur Spekulation überschreiten.
Aus meinem heutigen Verständnis gibt es dabei drei Klassen von Problemen: Es gibt Probleme, die sich schon heute mit der klassischen Von-Neumann-Architektur gut lösen lassen. Für diese Problemstellung brauchen wir keinen Quantencomputer. Dann gibt es die echten Quantenprobleme, etwa Molekül- und Proteinsimulationen in der Chemie oder die Simulation neuer Werkstoffe, in denen tatsächlich quantenmechanische Phänomene Teil der Aufgabe sind. Dazu brauchen wir auf jeden Fall einen Quantencomputer. Wir müssen aber auch ehrlich anerkennen, dass wir hierfür noch einige Jahre Entwicklung vor uns haben. Es bräuchte deutlich mehr Qubits und eine wesentlich höhere Zuverlässigkeit, um diese Aufgaben zu lösen. Und schließlich gibt es die komplex-klassischen Probleme, die sich auf heutiger Standardarchitektur nur schwer berechnen lassen. Das ist der spannende Bereich für die nächsten Jahre. Quantencomputing eröffnet den Zugang zu neuen Algorithmen, die genau diese Art von Problemen adressieren und schnell Ergebnisse liefern. Dabei sehe ich hier eine Symbiose, da die neuen Denkansätze aus dem Quantencomputing auch das klassische Computing verbessern werden.
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Welche Art der Förderung bzw. regulatorische Unterstützung benötigt das Quantencomputing noch?
Deutschland genießt im internationalen Umfeld großes Ansehen, da wir mit der gezielten Förderung der Quantentechnologie bereits vor einigen Jahren begonnen haben. Dieser Mut sichert uns die Chance, technologisch auch weiterhin ganz vorne mitzuspielen und eine echte Hightechindustrie aufzubauen. Da es sich bei dem Thema Quantencomputing um einen Marathon handelt, bedarf es nun einer langfristigen Strategie, um dieses Thema über mehrere Jahrzehnte auch von staatlicher Seite zielgerichtet zu begleiten.
Als Ansatz könnte ich mir vorstellen, dass die Bundes- und Länderregierungen selbst als Kunde dieser Technologie auftreten. Von so einem Schritt würden beide Seiten enorm profitieren. Als Firma gewinnt man frühzeitig einen Kunden und die politischen Entscheidungsträger würden sich intensiver mit den Inhalten auseinandersetzen und klären, welche Aspekte besonders wichtig sind, und welche zurückgestellt werden können. Aus den gewonnenen Erkenntnissen entsteht eine gewisse Fokussierung.
Des Weiteren sollte die Konzentration auf Technologie und weniger auf Administration liegen: Die Prozesse zu Antragstellung und Verwaltung der Programme sind sehr aufwändig, in der Vereinfachung der Prozesse schlummert noch viel Potential.
Welche Vorteile bietet die Suche nach neuen Werkstoffen mithilfe des Quantencomputing?
Die Entwicklung neuer Werkstoffe ist ein enorm wichtiges Thema in vielen Zukunftsfeldern, angefangen von der Chemieindustrie bis hin zur Automobilindustrie. Der große Wunsch ist, nicht mit den Kompromissen heutiger Werkstoffe leben zu müssen, sondern Werkstoffe bedarfsgerecht für ihren jeweiligen Einsatzzweck zu entwickeln.
Dabei sehen wir heute viele Parallelen, wie ein Quantencomputer Berechnungen ausführt, und wie Werkstoffe, bestehend aus Atom- und Molekülverbindungen, mithilfe der Quantenmechanik beschrieben werden. Aus dieser Parallele entsteht die Vision, dass Quantencomputer bei der Suche nach neuen Materialien einen Berechnungsvorteil bieten.
Um diese Vision wahr werden zu lassen, braucht es auf der einen Seite deutlich leistungsfähigere und zuverlässigere Quantencomputer. Und auf der anderen Seite müssen wir unsere Algorithmen weiterentwickeln. Beides kann nur im engen Schulterschluss gelingen.
Wie lassen sich umweltbeeinträchtigende Produkte bzw. Verfahren oder auch Ressourcenverschwendung von Vornherein ausschließen?
Ohne Zweifel muss es der Anspruch sein, dass unsere Bemühung, Quantencomputing für die Entwicklung neuer Werkstoffe einzusetzen, auch unserem Anspruch an Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung gerecht wird.
Eine fundierte Aussage heute darüber zu treffen, ob Quantencomputing uns bei der Entwicklung von nachhaltigen und umweltfreundlichen Produkten helfen kann, halte ich zum aktuellen Zeitpunkt für zu früh.
Wir sind gerade dabei, die ersten Erfolge mit dieser Technologie zu zeigen und herauszufinden, was diese Technologie wirklich kann und wo ihre Grenzen liegen.
