die Frage: was können wir von einem Quantencomputer erwarten?

04.08.2021
(c) Fraunhofer IAF

Wir stellen jeden Monat einer Persönlichkeit der Kreativwirtschaft eine Frage zu aktuellen Entwicklungen in ihrer Branche.

Laura Hau, Was können wir von einem Quantencomputer erwarten?

„Unsere Welt ist global vernetzt und hoch komplex. In diesem Kontext stoßen Daten verarbeitende Systeme mit klassischen Prozessoren schnell an ihre Grenzen. Quantencomputer hingegen besitzen das Potenzial, komplexe Rechenprobleme zu lösen, an denen herkömmliche Systeme scheitern.

Der Unterschied ist die Rechenweise der Systeme: Klassische Computer rechnen mit einzelnen Bits, die genau zwei Zustände (Null oder Eins) annehmen können. Quantencomputer arbeiten hingegen mit sogenannten ‚Quanten Bits‘, kurz Qubits, die zugleich alle Zustände zwischen Eins und Null annehmen können und deren Zustände sich miteinander verschränken lassen. Diese Eigenschaften ermöglichen es Quantencomputern mit einer Vielzahl von Variablen simultan zu rechnen. Ein gutes Beispiel ist ein Logistikproblem: Zum Berechnen der optimalen Routen einer Fahrzeugflotte würde ein klassischer Computer jeden möglichen Abschnitt der Wege und die sich ständig ändernden Einflüsse der verschiedenen Fahrzeuge einzeln berechnen. Ein Quantenrechner ist hingegen in der Lage, alle Informationen gleichzeitig zu berechnen und so die optimalen Strecken in kürzester Zeit zu finden. Dieses Prinzip lässt sich auch auf andere Anwendungsbereiche übertragen bspw. bei der Entwicklung von neuen Materialien und Medikamenten oder bei der Analyse komplexer Finanzströme – überall dort, wo es komplexe Rechnungen mit vielen Variablen zu lösen gilt.

In Kooperation mit IBM Deutschland baut die Fraunhofer-Gesellschaft ein nationales Netzwerk aus Kompetenzzentren im Forschungsfeld des Quantencomputings auf. Innerhalb des Kompetenzzentrums ‚Quantencomputing Baden-Württemberg‘, koordiniert von den Instituten Fraunhofer IAF und Fraunhofer IAO, wurde nun der erste IBM-Quantencomputer auf deutschem Boden installiert. Der IBM Q System One steht am Standort Ehningen bei Stuttgart. Gedacht für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten können Industrieunternehmen, KMUs, Startups sowie akademischen Einrichtungen für den anwendungsbezogenen Einsatz auf die Rechenleistung zugreifen. Der Standort in Baden-Württemberg ermöglicht den Betrieb dieses IBM-Quantencomputers unter deutscher Gesetzgebung. Für weiterführende Informationen nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf unter KQC@iaf.fraunhofer.de.“

Laura Hau, Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, Bereich Business Development Electronics