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IBM-Quantenrechner : Stuttgart im Quantenfieber

Ein Jahr haben Ingenieure und Wissenschaftler von IBM am Aufbau des Quantencomputers in Ehningen gearbeitet. Bild: IBM

Quantenparadies Baden-Württemberg: In Stuttgart steht seit heute der erste kommerzielle Quantenrechner. Es ist ein IBM-Rechner mit 27 Quantenbits. Das Interesse aus der Industrie ist groß.

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          Europa hat den ersten kommerziellen Quantencomputer. Die Maschine, die 27 Quantenbits zum parallelen Rechnen nutzt, stammt von IBM und steht am deutschen Standort des amerikanischen Computerherstellers in Ehingen bei Stuttgart. Heute wurde die Maschine mit der Bezeichnung „IBM Q Systems One“ im Beisein von Bundeskanzlerin Angela Merkel, Forschungsministerin Anja Karliczek und dem baden-württembergischen Ministerpräsidenten Winfried Kretschmann der Öffentlichkeit vorgestellt. Merkel, die aus Berlin zugeschaltet war, bezeichnete den Quantenrechner als „glänzendes Aushängeschild“ für den IT-Standort Deutschland. Ein Jahr lang haben Ingenieure von IBM vor Ort und in Amerika am Aufbau des Quantenrechners gearbeitet.

          Manfred Lindinger
          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Als sich der Vorhang lüftet sieht man eine schicke, luftdicht verschlossene 2,5 mal 2,5 Meter große schwarze Glasbox. Alle Komponenten des eigentlichen Quantenrechners sind, ordentlich verstaut, in einem Zylinder im Inneren der Box untergebracht. Der Zubehör, der den Quantenrechner erst zur bedienbaren Rechenmaschine macht – wie Tastatur, Kabel, Spannungsquellen, Schnittstellen, Datenspeicher und das Kühlsystem – sind nicht sichtbar an anderer Stelle verstaut.

          Deutscher Quantencomputer in fünf Jahren

          Der IBM-Rechner, der unter der dem Dach der Fraunhofer-Gesellschaft betrieben wird, soll Universitäten und Forschungsinstituten, vor allem aber der Industrie zur Verfügung stehen. Die Nutzer werden über eine Cloud auf den Quantencomputer zugreifen können, ihn für ihre Zwecke programmieren und entsprechende Kalkulationen ausführen. Die Erwartungen sind groß. Weil ein Quantencomputer nach den Regeln der Quantenphysik rechnet, soll er viele Aufgaben schneller bearbeiten können, als ein klassischer Rechner in der Lage ist.

          Die potentiellen Anwendungen sind vielfältig: Sie reichen vom Lösen komplexer Optimierungsprobleme oder der Modellierung schwer zugänglicher Eigenschaften von Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen oder anderen Vielteilchensystemen bis zum raschen Durchforsten von Datenbanken. Batterie- und Materialforscher oder Pharmakologen könnten im Voraus ermitteln, welche Eigenschaften für eine bestimmte Anwendung optimal wären und dann ihre Materialien, Werk- oder Wirkstoffe entsprechend maßschneidern. Einige Firmen, darunter Konzerne wie BMW, Bosch und BASF, haben schon Interesse bekundet.

          Einblick darin, wie das IBM Systems genau funktioniert, werden die Anwender nicht bekommen. Es gehe jetzt vor allem darum, Fachkompetenz in Deutschland aufzubauen und die Möglichkeiten des Quantencomputings auszuloten, sagte Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft. Denn Deutschland habe wie Europa in Sachen Quantencomper dringenden Nachholbedarf. Zwar sei man in der Grundlagenforschung noch immer führend. Es gebe aber kein Unternehmen hierzulande, dass derzeit in der Lage wäre, einen Quantenrechner zu bauen.

          Damit sich das ändert und Deutschland nicht den Anschluss an die Weltspitze verliert, hat die Bundesregierung zwei Milliarden Euro an finanziellen Mitteln zur Verfügung gestellt. Das erklärte Ziel ist der Bau mindestens eines leistungsfähigen Quantencomputers „Made in Germany“ in den kommenden fünf Jahren. Die Gelder sind inzwischen freigegeben worden. Universitäten, Forschungsinstitute und mittlere und größere Unternehmen schließen sich zu Forschungsverbünden zusammen, um gemeinsame Förderanträge zu stellen. Koordiniert werden die Projekte vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

          Bis es einen echten deutschen Quantenrechner geben wird, wird man sich mit dem IBM-System in Ehningen begnügen müssen. Ob der Rechner mit seinen 27 Quantenbits bereits einem klassischen Supercomputer überlegen ist, wird sich zeigen müssen. Denn dazu müsste er über mindestens hundert Quantenbits verfügen. Dabei sind die quantenphysikalischen Informationsträger nicht eingerechnet, die zur Vermeidung und Behebung von Rechenfehlern notwendig sind.

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