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Quantencomputer in Deutschland : „In fünf Jahren wollen wir einen wettbewerbsfähigen Rechner“

Sie arbeiten schon mit Quantenrechnern?

Ja. Und wir ahmen an Simulatoren den Quantencomputer nach.

Was sind Quantensimulatoren?

Vereinfacht gesagt, sind das herkömmliche sehr leistungsfähige Computer basierend auf Siliziumchips, die einen Quantenrechner mit Q-Bits simulieren. Aber wir haben auch auf einem sogenannten Quanten-Annealer, einer Klasse von Quantencomputern, Rechenzeit besorgt und nach Lösungen für einige der uns interessierenden Probleme gesucht.

Was waren das für Probleme?

Wir hatten etwa ein Justage-Problem, das wir mit heutigen Computern nicht berechnen können.

Was ist das?

Bei einem unserer Spezial-Laser müssen wir die Polarisation des Lichts über den gesamten Strahlengang sauber justieren. Das funktioniert heute tatsächlich, man mag es gar nicht glauben, per Hand durch einen Experten, der dafür nach Gefühl die nötigen Optiken justiert.

Nach Gefühl?

Die Erfahrung des Experten spielt hier eine wichtige Rolle. Für eine High-Tech-Produktion ist das natürlich nicht optimal. Denn dieser Prozess der Justage der Spiegel kann eine halbe Stunde dauern oder auch mal ein paar Tage.

Mitarbeiter des Installationsdesigners Goppion bauen in Mailand den Rahmen für einen IBM-Quantencomputer auf.
Mitarbeiter des Installationsdesigners Goppion bauen in Mailand den Rahmen für einen IBM-Quantencomputer auf. : Bild: dpa

Warum?

Das Problem lässt sich bisher nicht geschlossen berechnen. Das macht es geradezu zu einem Paradefall für Quantencomputer. Wenn es also einen Quantencomputer gäbe, der über eine ausreichende Anzahl fehlerkorrigierter Q-Bits verfügt, dann wäre so etwas für ihn leicht lösbar. Ein anderes Problem, das wir uns angeschaut haben, war ein typisches sogenanntes Travelling-Salesman-Problem, bei dem es um eine recht profan klingende Aufgabe ging, die aber so komplex ist, das ein heutiger Computer mehrere Jahre an ihr rechnen würde.

Um was geht es dabei?

Es geht darum, mit dem Roboter Blechteile von einer Werkzeugmaschine zu entnehmen, die diese Teile schneidet. Dabei gibt es ein Dutzend Randbedingungen, die eingehalten werden sollen. So soll für ihre Herstellung möglichst wenig Material eingesetzt werden, die Teile sollen also gut geschachtelt sein; man möchte den Weg zwischen Teilen optimieren; es soll vermieden werden, dass an gekippten Teilen Kollisionen entstehen. Alles ist gleichzeitig zu optimieren. Das klingt einfach, lässt sich aber nur schwer lösen.

Peter Leibinger, CTO des Maschinenbauers Trumpf
Peter Leibinger, CTO des Maschinenbauers Trumpf : Bild: Reuters

Was tun Sie?

Unsere Experten haben versucht, das Ganze auf dem Quantencomputer  zu rechnen. Dabei mussten sie aber das Problem so stark vereinfachen, damit es mit den heute zu Verfügung stehenden Maschinen berechenbar wurde, dass wir kein in der Praxis verwertbares Ergebnis erhielten. Trotzdem ist die Bilanz positiv.

Warum?

Unsere Experten sowohl im Werkzeugmaschinen- als auch im Laserbereich haben selbst nur beim Antippen einer Thematik sofort eine Vielzahl von Problemen benannt, die, wenn wir sie lösen könnten, zum Teil bahnbrechende Verbesserungen bringen würden. Vor diesem Hintergrund ist klar: Wenn es einen nutzbaren und leistungsfähigen Quantencomputer gäbe, wäre das extrem nützlich. Daher ist die Frage, ob die Welt eine solche Maschine braucht, ganz klar mit Ja zu beantworten. Denn was bei uns in der Firma gilt, gilt auch für viele andere. Der Quantencomputer wird zu dem entscheidenden Werkzeug für Hightech Industrienationen werden, das sehen wir schon heute.

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