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Mit zwei Milliarden Euro will die Bundesregierung Quantentechnologien in den nächsten Jahren fördern. Die Summe verdeutlicht die Relevanz des Themas. Motivation für die beträchtlichen Investitionen dürften neben dem riesigen Potential, das der Quantenpower inne wohnt, vor allem die angestrebte nationale Technologiesouveränität sowie die Sicherheitsrelevanz von Quantencomputing sein. Die Kooperation zwischen IBM und der Fraunhofer-Gesellschaft, im Rahmen derer im Januar 2021 der erste Quantencomputer seiner Art in Ehningen installiert wird, ist damit von strategischer Bedeutung. Die Zusammenarbeit im „Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing“ bietet viele Vorteile.

Quantenpower in die Anwendung bringen

Das vielseitige Markt- und Nutzenpotenzial von Quantencomputing hat jüngst eine Studie der Fraunhofer-Allianz Big Data und Künstliche Intelligenz beleuchtet. Sie zeigt an ausgewählten Beispielen, wie Quantenalgorithmen für das Durchsuchen großer Datenbanken, das Lösen komplexer Gleichungssysteme oder kombinatorischer Optimierungsprobleme genutzt werden können. Es werden zudem technologische Konzepte vorgestellt und Märkte analysiert.

Quanten-Know-how in Deutschland aufbauen

Um das immense Anwendungspotenzial zu heben und gleichzeitig Technologiesouveränität zu erreichen, bedarf es nicht nur gemeinsamer nationaler Kraftanstrengungen und einer engen Vernetzung von Forschung und Wirtschaft, sondern vor allem des Aufbaus von Know-how. Diese Ziele verfolgt das bundesweite Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing.

Das Netzwerk ist die erste Anlaufstelle für Unternehmen und Forschungsorganisationen in Deutschland, die am und mit dem IBM-Quantencomputer in Ehningen forschen wollen. Es richtet sich sowohl an Erstanwender, die sich generell über Quantencomputing informieren und erste Kontakte knüpfen möchten, als auch an Experten, die ihre eigenen Algorithmen auf dem Quantencomputer entwickeln und testen möchten.

Die Aufgaben des Kompetenznetzwerks sind:

• die Entwicklung neuer technologischer Lösungen und quantenbasierter Rechenstrategien für angewandte und wirtschaftsrelevante Fragestellungen und
• die Befähigung vor allem deutscher Unternehmen, die nötigen Fachkompetenzen sowie ein international kompetitives Profil aufzubauen.

Dafür wird aktuell im Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing ein mehrstufiges Schulungs- und Weiterbildungsangebot aufgebaut, das sowohl unterschiedliche Kurse als auch Expertenberatung bei speziellen Fragestellungen zur Nutzung der Quantencomputer umfasst.

Regionale Kompetenzzentren als Anlaufstellen vor Ort

Organisiert ist das Netzwerk in regionalen Kompetenzzentren mit jeweils eigenen Forschungsschwerpunkten. Die Regionalzentren arbeiten eng mit Partnern und Kunden aus Forschung und Industrie zusammen. Zwei davon sind bereits gestartet:

• das Kompetenzzentrum in Baden-Württemberg unter Führung von Fraunhofer IAF und IAO mit Fokus Quantencomputing
• das Kompetenzzentrum in Rheinland-Pfalz mit Schwerpunkt Quanten-High-Performance-Computing, koordiniert vom Fraunhofer ITWM

Geplant sind weitere regionale Zentren in folgenden Bundesländern:

• in Bayern mit Fokus auf Sicherheit und Robustheit
• in Berlin für Quanten-Plattformen
• in Sachsen für angewandtes Quantencomputing
• in Nordrhein-Westfalen für Quantum Science & Engineering
• in Hessen mit Schwerpunkt Sicherheit.

Monatsticket für den Quantencomputer

Das Herzstück der Kompetenzzentren ist die offene Forschungsplattform, die rund um den IBM-Quantencomputer in Ehningen entsteht und auf der alle Interessierten testen, rechnen, programmieren, experimentieren und Expertise aufbauen können. Das Preismodell für die Nutzung des Quantencomputers durch Mitglieder und Partner des Kompetenznetzwerks sieht ein Ticket vor, das für die Nutzung der Rechnerkapazitäten für einen Monat gültig ist.

Das Besondere: Der Quantencomputer wird unter deutscher Gesetzgebung betrieben. Dies ist im Hinblick auf Datenschutz und IP-Sicherung ein großer Vorteil für die Nutzer. Zu konkreten rechtlichen und organisatorischen Voraussetzungen für die Nutzung der Quanteninfrastrukturen berät die zentrale Geschäftsstelle des Fraunhofer-Kompetenznetzwerks Quantencomputing.

Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing: erste Projekte starten Anfang 2021

Für Quantencomputing-Projekte gibt es Fördermöglichkeiten durch Bund und Länder, etwa im Rahmen von Verbundforschungsprogrammen mit Fraunhofer-Instituten. Die ersten innerhalb des Kompetenzzentrums “Quantencomputing Baden-Württemberg (KQC)” geförderten Projekte starten in Baden-Württemberg bereits im Januar 2021, wenn der IBM Q System One in Ehningen zur Verfügung stehen wird.

Damit beginnt in Deutschland eine neue Technologie-Ära, die Akteure aus Forschung und Industrie vernetzt, neue Kompetenzen für Quantencomputing schafft und den praktischen Anwendungen dafür den Weg ebnet.

Wenn auch Sie Teil des Kompetenznetzwerks Quantencomputing werden und die Zukunft ein Stück mitgestalten wollen, freuen wir uns, mit Ihnen ins Gespräch zu kommen: Geschaeftsstelle-QC@fraunhofer.de.