Quantencomputing : Fraunhofer und IBM wollen Quantencomputing forcieren

Die Fraunhofer-Gesellschaft und IBM haben die Unterzeichnung einer Vereinbarung bekanntgegeben, deren Ziel es ist, Quantencomputing in Deutschland voranzubringen. Im Mittelpunkt der Kooperation steht der Zugriff auf einen IBM-Quantencomputer unter dem Dach eines bundesweiten Fraunhofer-Kompetenznetzwerks, um Technologie, Anwendungsszenarien und Algorithmen zu erforschen und Kompetenzaufbau sowie Wettbewerbsvorteile für die hiesige Wirtschaft und Wissenschaft zu generieren. Dafür erhalten Unternehmen und Forschungseinrichtungen Zugriff auf IBM Quantencomputer in Deutschland und den USA.

Im Rahmen der Zusammenarbeit wird ein IBM Q System One Quantencomputer in einem Rechenzentrum von IBM Deutschland bei Stuttgart installiert. Das System soll zu Jahresbeginn 2021 in Betrieb gehen und wird das erste seiner Art in Europa sein. Fraunhofer plant, etablierte Partner aus Forschung und Industrie unter dem Dach einer Forschungsinfrastruktur von Fraunhofer-Instituten zusammenzubringen, die als Kompetenzzentren in einem zentral koordinierten nationalen Fraunhofer-Kompetenznetzwerk für Quantencomputing zusammenarbeiten. Dieses hat sich die Weiterentwicklung und den Transfer anwendungsorientierter Quantencomputerstrategien unter vollständiger Datenhoheit nach europäischem Recht zum Ziel gesetzt und wird zunächst mit Kompetenzzentren in voraussichtlich sechs Bundesländern vertreten sein – Baden-Württemberg, Bayern, Rheinland-Pfalz, Berlin, Hessen und Nordrhein-Westfalen. Aktuell sind über zehn Fraunhofer-Institute auf verschiedenen Feldern der Quantentechnologie aktiv.

Das IBM Q System One ist dahingehend optimiert, die Qualität, Stabilität, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit von Multi-Qubit-Anwendungen sicherzustellen. Aufgrund dieser Faktoren und des daraus resultierenden hohen Quantum Volumes (eine Maßzahl für die Leistungsfähigkeit eines Quantenrechners) ermöglicht das IBM Q System One modernste Forschungsarbeiten für konkrete Anwendungsszenarien in Wissenschaft und Industrie. IBM stellt bereits seit 2016 Quantencomputer über die Cloud für jedermann kostenlos zur Verfügung. Stand heute haben mehr als 200.000 Nutzer bereits die Möglichkeit genutzt, auf speziellen Algorithmen basierte Signale an die Rechner zu schicken. Die entsprechende Software namens Qiskit wurde mehr als 300.000-mal heruntergeladen und über 200 wissenschaftliche Arbeiten zu Experimenten wurden auf der Plattform veröffentlicht.

Die Unterzeichnung der Kooperation folgt der gemeinsamen Ankündigung aus dem September 2019, eine wegweisende Initiative zum angewandten Quantencomputing für deutsche Forschungseinrichtungen und Unternehmen aller Größenordnungen zu realisieren. Dabei unterstützen die Kooperationspartner das Ziel der deutschen Bundesregierung, die Quantentechnologie von der Grundlagenforschung hin zu marktfähigen Anwendungen zu entwickeln. Dafür investiert diese in den kommenden zwei Jahren beinahe eine Milliarde Euro. Entsprechende Forschungsinfrastrukturen sollen die Weiterentwicklung und Verbreitung der Quantencomputer-Technologie in Deutschland strategisch fördern.

"Eine zentrale Forschungsfrage ist, welche konkreten Anwendungsszenarien sich für die Berechnung mit einem Quantencomputer eignen, wie sich Algorithmen dafür entwickeln und in einfache Applikationen übersetzen lassen. Quantencomputing hat das Potenzial, die komplexen Systeme in Wirtschaft und Industrie zu analysieren, molekulare und chemische Wechselwirkungen zu entflechten, komplizierte Optimierungsprobleme zu bewältigen und Künstliche Intelligenz deutlich leistungsfähiger zu machen", erklärt Fraunhofer-Präsident Reimund Neugebauer. "Solche Fortschritte könnten die Tür zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und enormen Verbesserungen zum Beispiel bei Lieferketten, der Logistik und der Modellierung von Finanzdaten sowie Problemen aus den klassischen Ingenieurswissenschaften öffnen."

"Im Rahmen unserer Kooperation wird die Fraunhofer-Gesellschaft ein wichtiges, europäisches Mitglied des weltweiten IBM Q Network, einem Zusammenschluss von über 100 Unternehmen, Start-ups, akademischen Einrichtungen und Forschungslaboren, die daran arbeiten, Quantencomputing voranzubringen und dessen praktische Anwendungen in Wirtschaft und Wissenschaft zu erforschen", erläutert Gregor Pillen, General Manager IBM DACH. "Bereits in Kürze können interessierte Konzerne, Mittelständler und Forschungseinrichtungen über das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Zugriff zu Quantentechnologie bekommen, bevor dann der Quantencomputer aus unserem Rechenzentrum ans Netz geht."