#Neues Rechnen

Herr Professor Neugebauer, der erste kommerzielle Quantencomputer auf deutschen Boden ist nun einsatzbereit. Was kann der, was klassische Rechner wie zum Beispiel mein Laptop nicht können?

Neugebauer: Der Rechner wird sehr, sehr viel mehr als unsere bisherigen klassischen Rechner können, insbesondere wenn es darum geht, große komplexe Aufgaben zu lösen, zum Beispiel Optimierungsaufgaben oder Simulationen. Ganz wichtig: Wir können durch die Quanteneigenschaften nicht mehr nur seriell rechnen, wie wir das jetzt machen, also hintereinander, sondern parallel. Das ist ein gewaltiger Sprung.

Der in Ehningen nun fertig aufgebaute Rechner heißt IBM Quantum System One. Er verfügt über 27 supraleitende Q-Bits. Übersetzen Sie das bitte einmal aus der Sprache der Quantenphysiker in die der Quanteneinsteiger.

Neugebauer: Ein Q-Bit ist quasi eine Basis-Einheit, wie beim klassischen Computer ein Bit. Aber dieses eine Q-Bit kann sehr viele verschiedene Zustände annehmen, und das ist ein zentraler Unterschied. Das bedeutet zum Beispiel: Wenn Sie einen Rechner haben mit 100 Q-Bits und einen mit 101 Q-Bits, dann hat Letzterer die doppelte Leistung; das verläuft nicht linear. Neben der Anzahl der Q-Bits gibt es eine weitere wesentliche Einheit, das sogenannte Quanten-Volumen. Das ist eine Größe, die IBM eingeführt hat, um die Qualität, Stabilität, Robustheit und Fehleranfälligkeit eines solchen Systems bewerten zu können. Unser Rechner hat ein Quanten-Volumen von 32 – und gemeinsam mit den 27 Q-Bits ist unser System damit eines der leistungsfähigsten, die derzeit frei verfügbar sind.

Frau Ministerin, der von IBM konstruierte Quantencomputer steht nun. Sie selbst haben unlängst ein Milliarden-Programm ausgerollt, das weitreichender ist. Zum Beispiel haben Sie den ersten Quantencomputer „made in Germany“, gebaut von deutschen Unternehmen und Forschungseinrichtungen, innerhalb der kommenden fünf Jahre angekündigt. Wie weit sind wir da jetzt?

Karliczek: Mit Blick auf den Quantencomputer sind vier Aspekte wichtig: Essentiell ist, schon jetzt Quantencomputer-Anwendungen ausprobieren und testen zu können. Unsere Wissenschaftler sollen am Objekt lernen, was in dieser Technologie steckt – das machen wir nun etwa in Ehningen. Zudem müssen wir diese Technologien aber vor allem auch selbst entwickeln. Supraleitende Systeme sind dabei nur eine mögliche technologische Variante, auf der ein Quantencomputer basieren kann. Wir wissen heute noch nicht, auf welcher Technologie ein universeller Quantencomputer letztlich beruhen wird, der dann hoffentlich die bahnbrechende Rechenleistung bringt. Drittens geht es darum, Hardware und Software zusammenzuführen. Und dann kommt noch eine vierte Komponente dazu: Wir brauchen ausreichend ausgebildete Fachleute, damit nicht mangelndes Fachpersonal in ein paar Jahren die Entwicklung hemmt, wenn das operative Geschäft durchstartet. All das gehen wir jetzt gleichzeitig an.

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Konkret bieten Sie gerade Mittel dafür, Demonstratoren zu bauen. Und Sie rufen dazu auf, Anwendernetzwerke zu gründen. Wie ist denn die Resonanz?

Karliczek: Wir haben zum Glück eine sehr gute Community in Deutschland wie in Europa, und zwar sowohl auf der industriellen Seite als auch auf der Seite der Forschung. Gerade bilden sich Verbünde, die gemeinsam Förderanträge stellen. Dadurch wird nicht alles parallel einzeln gedacht, sondern es entstehen, so die Absicht, echte Hubs, in denen Entwicklung und Anwendung Hand in Hand gehen. Darüber hinaus schließen sich auch ganz unabhängig von unseren Fördermaßnahmen Unternehmen zusammen, etwa zum „Quantum Technology and Application Konsortium“ (QUTAC). Auch das ist eine gute Entwicklung.

Warum geben Sie dafür eigentlich Steuergeld aus? Die durchaus finanzstarken deutschen Unternehmen können solche Computer doch selbst kaufen, wenn sie das vielversprechend finden.