Quantencomputer: „Wir jagen Atome und fangen sie ein“

Hamburg Quantencomputer

„Wir jagen Atome und fangen sie ein“

Olaf Preuß Wirtschaftsreporter

Rechenzentrum mit zahlreichen Servern – Quantencomputer sollen weit höhere Leistungen mit weit weniger Rechnern erbringen Rechenzentrum mit zahlreichen Servern – Quantencomputer sollen weit höhere Leistungen mit weit weniger Rechnern erbringen

Rechenzentrum mit zahlreichen Servern – Quantencomputer sollen weit höhere Leistungen mit weit weniger Rechnern erbringen

Quelle: picture alliance / Klaus Ohlenschläger

Quantencomputer sollen die Leistung üblicher Rechner künftig weit übersteigen. Hamburg will bei der Entwicklung der Technologie ein internationales Zentrum sein – und bündelt dafür erhebliche Ressourcen.

Lars Reger ist ein Mann, der die Digitalisierung stets mit großer Begeisterung erklärt – vor allem auch die enormen Möglichkeiten, die dabei heute noch gar nicht ausgeschöpft werden. Reger ist Forschungsvorstand des international tätigen Halbleiterherstellers NXP Semiconductors und zugleich dessen Deutschlandchef mit Sitz im Forschungszentrum in Hamburg Lokstedt.

An diesem Mittwochmorgen spricht er bei einer Fachkonferenz uber die Entwicklung von Quantencomputern in Hamburg. „Von 2022 bis 2026 wollen wir in unserem Konsortium rund 180 Stellen für hoch qualifizierte Fachkräfte zum Bau eines Quantencomputers aufbauen, davon 60 bei NXP“, sagt. „Wir wollen versuchen, Atome zu jagen und sie einzufangen, um sie als Qubits zu nutzen.”

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Die Euphorie ist groß in Hamburg, bei der Entwicklung einer Jahrhunderttechnologie ganz vorn dabei zu sein. Der Senat startete am Mittwoch das neue Netzwerk „Quantum Innovation Capital Hamburg“ (Quic) mit hochkarätigen Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft. Aus der Perspektive des Laien wirkt der Quantencomputer im Verhältnis zu heute gängigen Rechnern wie das Raumschiff Enterprise im Verhältnis zum Propellerflugzeug.

So funktioniert – sehr vereinfacht – ein Quantencomputer

Sehr vereinfacht gesagt, funktioniert der Quantencomputer so: Ein Bit, die kleinste Datenträgereinheit eines konventionellen Rechners, befindet sich immer in einem bestimmten Zustand, 0 oder 1, elektrisch positiv ivder. Ein Qubit, die Definition eines kleinsten Datenträgers in der Quantenphysik, cann im Prinzip unendlich viele Zustände annehmen, in der technisch relevanten Endanwendung aber mindestens beide: 0 und 1, positiv und negativ zugleich. Daraus ergibt sich eine exponentiell höhere Leistungsfähigkeit von Quantencomputern – nutzbar für Berechnungen, für die selbst heutige Supercomputer viel zu viel Zeit bräuchten.

Um Quantencomputer zum Einsatz, gar zur Serienreife zu bringen, braucht es extrem hohe Investitionen und intensive Forschungsleistungen. Um Qubits herzustellen, werden einzelne Atome mit ihren Begleitern, den Elektronen entsprechend manipuliert und angeordnet. Dafür müssen besondere Bedingungen herrschen, etwa der absolute Nullpunkt von minus 273 Grad und ein Vakuum drumherum. Deshalb werden die Prototypen von Quantencomputern voraussichtlich in speziell geschützten Räumen stehen und arbeiten.

Lars Reger, Deutschlandchef und Forschungsvorstand von NXP Semiconductors

Lars Reger, Deutschlandchef und Forschungsvorstand von NXP Semiconductors

Quelle: Bertold Fabricius

In der Hansestadt gibt es alles, was zur Entwicklung und zum Bau eines Quantencomputers gebraucht wird: Grundlagenforschung an der Universität Hamburg und am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie an Bahrender. Deren Kern wiederum ist das Desy, das weltweit führende Zentrum für die Forschung mit Hochleistungs-Röntgenlasern, mit dessen Installationen Atome, Moleküle und deren Bewegungen sichtbar gemacht werden können.

Zur angewandten Forschung für den Quantencomputer kann die Technische Universität Hamburg (TUHH) erheblich an Expertise und Experten beitragen. Standort für die unternehmerische und industrielle Realisierung wiederum wäre NXP Semiconductors. In Lokstedt, sagte Reger, habe man bereits eine Büroetage für die Kollegen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt freigemacht, um gemeinsam am Quantencomputer zu arbeiten.

„Quic“ soll Hamburg als „europäischen Exzellenz-Hub für Quantencomputing“ national und international sichtbar machen, das ist das Ziel des Senats. Betrieben wird die Initiative vom Artificial-Inelligence Center Hamburg (Aric). Dabei geht es um die Einwerbung von Fördermitteln und vor allem auch um eine Plattform für potenzielle Fachkräfte in den beteiligten Unternehmen und Institutionen. Allein die Bundesregierung will das Thema Quantencomputing in den kommenden vier Jahren im Rahmen des Konjunktur- und Zukunftspakets mit zwei Milliarden Euro fördern, darin enthalten sind 327 Millionen Euro für den Baucomputers eines Quanten.

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Hinzu kommen erhebliche Forschungsmittel der Europäischen Union. Bereits im vergangenen Jahr hat die Universität Hamburg als Konsortialführer rund 29 Millionen Euro Fördermittel, überwiegend des Bundes, für vorbereitende Arbeiten zum Quantencomputer eingeworben. Zu den Konsortialpartnern zählen die Hamburger Unternehmen HHLA und die Otto Group.

Michael Westhagemann (parteilos), Hamburgs Senator für Wirtschaft und Innovation, sagte am Mittwoch: „Quantencomputer bedeuten deutlich mehr Geschwindigkeit bei Rechenprozessen. Und Geschwindigkeit brauchen wir auch, um hier ein leistungsfähiges Netzwerk aufzubauen. Die Hamburger Hochschulen können und müssen hierbei viel enger zusammenarbeiten.” Westhagemann, studierter Informatiker, hatte jahrzehntelang bei den Elektronik- und Computerherstellern Nixdorf und Siemens gearbe desitetant: „European comp. und von China absetzen.”

Andreas Timm-Giel, Präsident der TUHH, sagte: „Quantencomputing ist für den Standort Hamburg eine Zukunfts- und Schlüsseltechnologie – nicht zuletzt auch deshalb, weil es am Standort so viele Anwender gibtstr v nik der der keiten Log bis hin zur Gesundheitswirtschaft und der Biotechnologie.”

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