Worum geht es bei der Quantum Software Alliance?
Es gilt, die enormen Fortschritte der Hardware für Quantencomputer mit neuen algorithmischen Anwendungen zu untermauern, damit wir ihr Potenzial für mehr bessere Forschung, effizienteres industrielles Schaffen und letztlich mehr Lebensqualität nutzen können.

Warum ist das wichtig?
Es gibt gute Evidenz dafür, dass wir mit Anwendungen dieser Technologie drängende Probleme lösen können.

Für wen wird Quantencomputing wichtig werden?
Anwender werden zunächst Firmen sein, die Dinge herstellen. Aber indirekt wird die ganze Welt davon profitieren, weil etwa über Chemie, Medizin und vielleicht auch das Klima ganz anders nachgedacht werden kann. Das Quanten-Smartphone wird es eher nicht geben. Aber die Anwendungen werden ausstrahlen in eine Welt, die wir besser verstehen und in der wir industriell anders arbeiten werden: effizienter, besser und ressourcenärmer.

Quantencomputing sei eigentlich keine ganz so neue Idee, erzählt Jens Eisert, Physiker und Spezialist für komplexe Quantensysteme an der Freien Universität Berlin. Bereits in den 1980er-Jahren schlugen Visionäre wie der US-amerikanische Physiker Richard Feynman abstrakte und grobe Ideen dazu vor. „Doch erst vor wenigen Jahren betraten Protagonisten die Bühne, um solche Dinger auch zu bauen. Firmen wie IBM und Google, aber auch Regierungen, nehmen dafür sehr viel Geld in die Hand.“

Und Deutschland ist vorn dabei: Quantentechnologien stehen neben KI, Mikroelektronik, Biotechnologie klimaneutraler Energie und Mobilität auf der „Hightech-Agenda“ des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR). „Das Thema ist jetzt riesig!“

Wie weit sind die Quantencomputer schon? „Noch nicht da, aber gleichermaßen unfassbar weit“, meint Jens Eisert. Vor 20 Jahren konnte man gerade mal acht Quantenbits (Qbits) erzeugen, und ganze Rechner waren Science Fiction. Qbits sind kleinste Speichereinheiten, durch deren Wechselwirkung (und deren einhergehende Verschränkung) komplexe Rechenvorgänge extrem schnell durchgeführt werden können.

Heute gibt es bereits Modelle, die 1221 Qbits haben. Für Laien klingt das nicht so viel, aber: „Der Konfigurationsraum, in dem sie arbeiten, ist 2 hoch 1221-dimensional!“, erklärt der Physiker.

Zeit für passende Software

Der Weg zum kommerziellen Quanten-Großrechner sei zwar noch weit, dennoch sei es höchste Zeit, die passende Software dafür zu entwickeln. Hier kommt die Quantum Software Alliance ins Spiel. Beteiligt sind Forschungseinrichtungen in Australien, Kanada, den USA, Japan und Singapur.

Aus Europa sind – neben Deutschland – Dänemark, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal und die Schweiz mit an Bord. Weitere werden dazu kommen, wohl auch Eiserts Kolleginnen und Kollegen in München wie Robert Wille und in Köln.

„Es sind die führenden Teams der Welt auf diesem Gebiet, die sich hier zusammengeschlossen, eine Art Manifest aufgeschrieben und einen Fahrplan entwickelt haben, wie es weiter gehen soll“, erklärt der Quantenforscher. Sein Part wird sein, die Schnittstelle zwischen komplexen mathematischen Überlegungen und den praktischen Anwendungen herauszuarbeiten. Zum Beispiel für das Maschinenlernen. „Ich selbst benutze ChatGPT sicher hundertmal am Tag für alles mögliche – quasi wie einen Kollegen. Nun möchte ich herausfinden, inwieweit Quantencomputing solche Aufgaben besser lösen kann, und was wir realistischerweise erwarten können.“

Als Industrieland muss Deutschland dabei sein

Wo werden Quantencomputer zum Einsatz kommen? Jens Eisert muss lachen. „Der IBM-Mitgründer Thomas J. Watson schätzte seinerzeit den Weltmarkt für die ersten klassischen Computer auf etwa fünf Stück ein. Wie falsch er damit lag! Allein mein Laptop und mein iPhone wären aus damaliger Sicht schon Großrechner gewesen.“ Er denkt, dass 1.000 oder sogar viel weniger Quantencomputer gebraucht werden, die irgendwo auf der Welt in Großrechenzentren stehen und cloud-artig abgerufen werden können.

Es sei wichtig für das Industrieland Deutschland, bei dieser Technologie vorne dabei zu sein, betont er. „Aber wir müssen auf Kontinuität achten und nicht nur tolle Paper schreiben.“ Deutschland sei stark in der Forschung, doch dann hapere es oft an der Umsetzung – in Patente, Verwertung, Start-ups und Produkte. Noch gehöre Deutschland zur Spitze. Aber die Konkurrenz sei knallhart und schlafe nicht, vor allem in Fernost. „Aktuell herrscht ein fairer Wettbewerb. Das kann sich jedoch schnell ändern, wenn die großen Verwertungen kommen“, sagt Jens Eisert und warnt: „Nicht, dass es wieder so läuft wie mit der Solartechnologie…“

Quantencomputer machen die Welt hoffentlich auch nachhaltiger

Vor allem große Konzerne und Forschungseinrichtungen werden Quantencomputer künftig nutzen, um komplexe Probleme zu lösen, zum Beispiel in der Quantenchemie oder der Klimaforschung. Versteht man beispielsweise chemische Vorgänge besser, wird es auch einfacher, Moleküle zu synthetisieren. Chemische Bestandteile für Produkte lassen sich dann mit weniger Ressourcen billiger herstellen. Jens Eisert ist sich sicher: „Letztlich wird die ganze Welt davon profitieren, weil wir sie besser verstehen. Sie wird gesünder, schneller, bunter, schöner – und hoffentlich auch nachhaltiger.“