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Veröffentlicht: 19.05.2016, 11:45 Uhr

3. EU-Flaggschiff-Programm Eine Milliarde Euro als Quantenbeschleuniger

Die EU startet ein neues Flaggschiff-Projekt: Damit will Brüssel in Europa die Weichen für die zweite Quantenrevolution stellen und so den Weg für zahlreiche Konzepte der Quantentechnologie in die technische Anwendung ebnen.

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© University of California, Santa Barbara Blick ins Herz eines potentiellen Quantenprozessors: Er besteht aus 9 Quantenbits, den elementaren quantenphysikalischen Informationseinheiten, hat einen Datenbus, Datenspeicher und ein Fehlerkorrektursystem.

Europa lässt sich den wissenschaftlichen Fortschritt einiges kosten. Nach der Hirnforschung und den Materialwissenschaften wird nun die Entwicklung der Quantentechnologie kräftig gefördert. Eine Milliarde Euro will die EU-Kommission in den kommenden zehn Jahren lockermachen und die neue Flaggschiff-Initiative damit finanziell ebenso gut ausstatten wie die beiden bereits im Jahr 2013 initiierten Leuchtturmprogramme, das „Human Brain Project“ und die Initiative „Graphene“. Letztere hat zum Ziel die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten des Wundermaterials „Graphen“ voranzutreiben.

Manfred Lindinger Folgen:

Mit dem dritten Flaggschiff-Progamm, das am Mittwoch (18. Mai) vom EU-Kommissar für digitale Wirtschaft und Gesellschaft, Günther Oettinger, in Brüssel auf den Weg gebracht worden ist, will man in Europa die Weichen für die zweite Quantenrevolution stellen und so den Weg für zahlreiche Konzepte der Quantentechnologie in die technische Anwendung ebnen. Als erste Quantenrevolution bezeichnen Forscher gewöhnlich die Entdeckung der bisweilen seltsam anmutenden Gesetze der Quantenphysik, die auf der Ebene der Photonen, Elektronen, Atome und Moleküle gelten.

Von der 1. zur 2. Quantenrevolution

Ohne diese Erkenntnisse - etwa dass Teilchen sich wie Wellen und umgekehrt verhalten und unüberwindliche Hindernisse durchdringen können - wären Laser, Transistor, Computertechnik, Internet, aber auch Rastertunnelmikroskope und Magnetresonanztomographen nicht denkbar. Inzwischen gelingt es den Physikern immer besser, die Eigenschaften einzelner Teilchen zu kontrollieren und gezielt zu manipulieren. Das hat eine Reihe potentieller Anwendungen etwa auf dem Gebiet der Informationsverarbeitung und -übertragung eröffnet. Zu den Entwicklungen, die auf der Agenda des EU-Rahmenprogramms stehen, zählen neben hochpräzisen Atomuhren, empfindlichen Sensoren und Quantensimulatoren für neue Materialien auch abhörsichere Quantennetzwerke sowie der Bau eines leistungsfähigen Quantencomputers.

Quantencomputer: Natur und Wissenschaft, Physik und Chemie © Universität Innsbruck Vergrößern Illustration eines Quantencomputers aus acht gespeicherten Ionen (rot).

Europa ist zwar auf dem Gebiet der Quantentechnologie derzeit gut aufgestellt und nimmt bei zahlreichen Entwicklungen wie der Quantenkryptologie oder beim Quatencomputing eine Führungsrolle ein. Dennoch befürchten viele Forscher, ohne eine Bündelung der Aktivitäten und einer großzügige Förderung langfristig den Anschluss an die Weltspitze zu verlieren. Die Furcht ist nicht unbegründet. Große amerikanische Computer- und Internetkonzerne investieren seit geraumer Zeit Millionen von Dollars in die Entwicklung von Quantencomputern, jenen Rechenmaschinen, die die Gesetze der Quantenphysik nutzen und dadurch die sichersten Codes knacken und riesige Datenbanken in Windeseile durchforsten können, schneller als jeder Supercomputer. Google will in zwei Jahren einen leistungsfähigen Prototyp präsentieren, und IBM hat bereits einen simplen Quantenprozessor über eine Schnittstelle mit der „klassischen“ Internetwelt verbunden. Auch in Sachen Quanteninternet laufen erste Projekte an: So sind chinesische Wissenschaftler dabei, eine 2000 Kilometer lange Datenautobahn für den Austausch quantenmechanisch verschlüsselter Informationen zwischen Peking und Schanghai zu installieren.

Vom Quantensensor zum Quantencomputer

Die „Roadmap“ für die europäische Quantenphysik ist klar: So will man in den ersten fünf Jahren extrem genaue Chronometer präsentieren, die präzise den Takt für den sensiblen Hochfrequenz-Finanzmarkt oder für die Telekommunikationsbranche schlagen. Im gleichen Zeitraum sollen empfindliche Quantensensoren, die auf der Überlagerung oder „spukhaften Fernwirkung“ (Verschränkung) von Quantenzuständen beruhen, auf den Markt kommen. Länger wird es indes dauern, bis ein Quantennetzwerk alle größeren europäischen Städte verbindet und die abhörsichere Kommunikation ermöglicht. Der funktionsfähige universelle Quantencomputer wird schließlich für das Jahr 2035 anvisiert.

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In zwei Jahren soll das EU-Flaggschiff vom Stapel laufen. Damit es richtig losgehen kann, müssen nämlich noch zahlreiche administrative und strukturelle Voraussetzungen geschaffen werden. Man will nicht den gleichen Fehler begehen wie beim „Human Brain Project“, das inzwischen strukturell neu gestaltet wurde. Eine Konzentration auf einzelne Personen und Institute wollen die Quantenphysiker vermeiden. Die Fördermittel sollen nicht nur der industriellen Umsetzung der Quantentechnologie zugutekommen, sondern auch reichlich in die Grundlagenforschung fließen. Man weiß, dass von dort die wichtigen Ideen und Anstöße für künftige Entwicklungen kommen. Die Fördermittel stammen zum Teil aus öffentlicher Hand von den europäischen Mitgliedsländern, aber auch von den zahlreichen Industriepartnern des EU-Flaggschiffs.

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