# taz.de -- Quanten im Forschungslabor: „Das nächste große Ding“
       
       > Computer auf Basis der Quantentechnologie werden die derzeitigen
       > Rechnersysteme ablösen. Die Bundesregierung will den Anschluss nicht
       > verlieren.
       
 (IMG) Bild: Funktioniert bereits: der Quantencomputer „Q System One“ von IBM in Yorktown Heights, New York
       
       Berlin taz | Nur wenig verlautete über das Spitzentreffen Ende Januar im
       Kanzleramt. Wo sonst die großen Schicksalsfragen der Nation in Auto-,
       Agrar- oder Lebensmittel-Gipfeln zwischen Bundesregierung und
       Interessensvertretern verhandelt werden, ging es diesmal um ein
       wissenschaftliches Spezialthema, das kein einziges Kamerateam in den
       Tiergarten lockte. Die „Innovationspotenziale der Quantentechnologien der
       zweiten Generation“ standen auf dem Programm des dritten Innovationsdialogs
       von Politik, Wissenschaft und Wirtschaft unter Leitung von Kanzlerin
       Merkel. Die Runde war sich einig: Nach der Digitalisierung werden Quanten
       das nächste „große Ding“ der technologischen Entwicklung sein – mit derzeit
       noch aussichtsreichen Chancen für Deutschland.
       
       Schon jetzt ist abzusehen, dass die digitale Computertechnik aus
       physikalischen Gründen an ihre Grenzen stößt: die Halbleiter-Bausteine
       werden nicht mehr die Menge an Elektronen transportieren können, die für
       die immer komplexeren Rechenverfahren in immer kürzerer Zeit benötigt
       werden. Die Lösung liegt in neuen Rechenverfahren auf Basis der
       Quantenphysik: Nicht mehr Elektronen, sondern Lichtteilchen – Photonen –
       sind dann die Träger der Information.
       
       Die [1][Forschung an Quantencomputern] schreitet international schnell
       voran. Ein neues, 300 Millionen Euro schweres Programm des
       Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), das Anfang Februar
       vorgestellt wurde, soll dafür sorgen, dass Deutschland nicht den Anschluss
       verliert.
       
       Dabei ist das Quantencomputing nur eines von insgesamt vier Feldern, die
       den Quantentechnologien zugerechnet werden. Mit dazu gehören auch die
       quantenbasierte Sensorik, Bildgebung und Metrologie; die
       [2][Quantenkommunikation und -kryptografie]; sowie Quantensimulatoren. Die
       deutsche Forschungslandschaft nehme in den Quantentechnologien „in der
       Breite und in der Spitze international eine führende Rolle ein“, erklärten
       die Wissenschaftler, unter ihnen die Präsidenten von Max-Planck- und
       Fraunhofer-Gesellschaft beim Innovationsdialog, der von der Technikakademie
       Acatech organisiert worden war. Von Regierungsseite nahmen daran die
       Kanzlerin, die Bundesminister für Finanzen, Wirtschaft und Forschung sowie
       Kanzleramtsminister Braun teil.
       
       Nötig sei, so das Ergebnis der Runde, „ein deutsches
       Quantentechnologie-Ökosystem mit internationaler Strahlkraft zu schaffen“,
       das die exzellenten Forscher noch stärker untereinander und mit der
       Wirtschaft vernetze. Dies solle durch die „Schaffung von
       Informationsangeboten, Plattformen für den gemeinsamen Austausch und
       Infrastrukturen zur niederschwelligen Erprobung der neuen Technologien“
       gefördert werden.
       
       ## Die Konkurrenz schläft nicht
       
       Auch Geld ist im Spiel. Schon 2018 wurde mit dem Regierungsprogramm
       „Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt“ ein Finanzrahmen von
       650 Millionen Euro für die Quantenforschung der laufenden Legislaturperiode
       in Aussicht gestellt. Die großen Konkurrenten in USA und China operieren
       allerdings mit Milliardenbeträgen.
       
       Mithilfe der Quantencomputer sollen Big Data und künstliche Intelligenz in
       neue Dimensionen vorstoßen, erwartet Reimund Neugebauer, Präsident der
       Fraunhofer-Gesellschaft, der größten deutschen Wissenschaftsorganisation
       für angewandte Forschung. „Solche Fortschritte könnten die Tür zu neuen
       wissenschaftlichen Erkenntnissen und enormen Verbesserungen in den
       Lieferketten, der Logistik und der Modellierung von Finanzdaten und
       Problemen aus den klassischen Ingenieurswissenschaften öffnen“, skizziert
       Neugebauer den Nutzen. Aktuell sind 14 Fraunhofer-Institute auf dem Gebiet
       der Quantentechnologie aktiv.
       
       Neugebauers neuester Coup: Mit Unterstützung des BMBF holt er den ersten
       funktionierenden [3][Quantencomputer, den „Q System One“ des
       US-amerikanischen IT-Unternehmens IBM,] nach Deutschland. Derzeit befinden
       sich die Vertragsverhandlungen, bei deren Einfädelung auch Bundeskanzlerin
       Angela Merkel eingeschaltet war, in der heißen Phase. Wird die Abmachung
       perfekt, kann der Quantenrechner Anfang 2021 starten. Standort ist die
       deutsche IBM-Zentrale im baden-württembergischen Ehningen. „Die
       Installation eines IBM Q Systems in Europa ist beispiellos und eröffnet
       neue Möglichkeiten bei der Entwicklung von Quantencomputing-Strategien am
       neu entstehenden Fraunhofer-Center unter vollständiger Datenhoheit nach
       europäischem Recht“, versichert Reimund Neugebauer. In welchem Umfang die
       Fraunhofer-Forscher Zugang zu der IBM-Maschine haben werden, ist Gegenstand
       der Verhandlungen, die noch im Februar abgeschlossen werden sollen.
       
       In einigen Fällen verlässt die Technik bereits das Experimentallabor. „In
       der deutschen Industrie gibt es ein großes Interesse am Thema
       Quantentechnologie und es gibt auch erste Schritte, die
       Industrieunternehmen in der Anwendung oder in der Entwicklung von
       Quantentechnologie gehen“, sagt Peter Leibinger, Chief Technology Officer
       (CTO) der Trumpf GmbH, dem weltweit größten Hersteller von Lasersystemen.
       Wenn die Technik die Nutzungsreife erreicht hat, womit Leibinger in zehn
       Jahren rechnet, könnte zu den Anwendern etwa „der Heimwerker zählen, der
       einen Quantensensor nutzt, um eine Wasserleitung in der Wand zu finden,
       oder der Neurologe, der mittels Quantenmagnetfeldsensorik Hirnströme
       messen“ könne.
       
       ## Quantensensoren für Mikroskope
       
       Bei Trumpf ist bereits ein erstes Quanten-Start-up mit derzeit 15
       Beschäftigten entstanden. Die Firma „Q.ant“ produziert spezielle Laser für
       Quantentechnologien, wie etwa Sensoren. „Wir lasern dazu aus einem Kristall
       winzige Lichtkanäle heraus – das technologische Herzstück für
       Quantensensoren“, erklärt Leibinger das Verfahren. „Diese könnten in
       Zukunft neue Mikroskope ermöglichen, mit denen bisher unbekannte
       Zellanalysen machbar sind, beispielsweise in der Medizin“, sagt Leibinger,
       der mit seinem Praxiswissen als Sprecher des Programmausschusses
       Quantensysteme des BMBF auch direkt auf die Forschungspolitik einwirkt.
       
       Auch im Nordwesten der Republik, im Forschungszentrum Jülich der
       Helmholtz-Forschungsgemeinschaft, herrscht Quanten-Fieber. Im vorigen Monat
       wurde hier das Helmholtz Quantum Center (HQC) als zentrales
       Technologielabor für das gesamte Forschungsspektrum für Quantencomputing
       eröffnet – finanziert mit 50 Millionen Euro aus dem Helmholtz-Etat.
       
       Die Übertragung von Quanten-Informationen ist dagegen das Spezialgebiet
       einer Forschergruppe an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU).
       Der Gruppe um den Physiker Harald Weinfurter gelang es kürzlich,
       Quanteneigenschaften über eine Distanz von zwanzig Kilometern per Glasfaser
       zu übertragen. „Die Entfernung stellt einen Meilenstein hinsichtlich der
       Verteilung von Quanteninformationen in großem Maßstab dar“, erklärt
       Weinfurter. Für ihr Experiment verwendeten die Forscher Rubidium-Atome, die
       nach gezielter Anregung Photonen mit einer Wellenlänge von 780 Nanometern
       auf die Reise durch die Glasfaser schicken. Später sind Experimente im
       Freiland geplant, um so das Kommunikationsnetzwerk mit neuen Knotenpunkten
       weiter auszubauen.
       
       16 Feb 2020
       
       ## LINKS
       
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