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Quantencomputer haben enormes Potenzial, Probleme zu lösen, die für klassische Computer zu komplex sind, wie etwa Simulationen von Molekülen, Logistikoptimierungen in Echtzeit oder Proteinfaltung. Noch sind Quantencomputer herkömmlichen Rechnern nicht grundsätzlich voraus – die allgemeine Quantenüberlegenheit ist noch Zukunftsmusik.
Dennoch können Quantencomputer bereits heute nützlich sein. Dank stetig besserer Fehlerkorrektur und eines wachsenden Quanten-Software-Stacks entsteht die zunehmend die sogenannte „Quantum Utility“ – auf Deutsch etwa „Quantenpraktikabilität“. Quantum Utility – also ein praktischer Mehrwert bei konkreten Anwendungsfällen der Wissenschaft und Wirtschaft – beeinflusst die aktuellen Entwicklungen der gesamten Quantenbranche.
Die Quantum Utility wächst heran – Auch dank herkömmlicher Computer
Während Quantum Utility bedeutet, dass ein Quantensystem einen praktischen Nutzen erzielt, geht es bei der Quantenüberlegenheit darum, klassiche Supercomputer bei allen Aufgaben zu übertreffen. Bis Quantum Utility allgegenwärtig ist, wird es noch dauern. Die ersten signifikanten Anwendungen sind allerdings bereits absehbar. Das zeigt sich in erfolgreichen Pilotprojekten, wie etwa dem Quantenprogramm zur Optimierung der Architektur elektrischer und mechanischer Systeme, das BMW gemeinsam mit Nvidia und Classiq entwickelte.
Besonders in hybriden Systemen, die sowohl klassische als auch Quantencomputer verwenden, wird Quantum Utility zum Tragen kommen. In solchen Systemen übernehmen Quantenprozessoren bestimmte Aufgaben, während klassische Rechner den Großteil der Berechnungen durchführen. Auf diese Weise lassen sich die aktuell noch begrenzten Quantencomputing-Ressourcen strategisch sinnvoll und zweckdienlich einsetzen.
Eine große Herausforderung wird jedoch darin bestehen, zwischen tatsächlichen Durchbrüchen und übertriebenen Behauptungen zu unterscheiden. Die Welt des Quantencomputing ist geprägt von echten Fortschritten, aber eben auch von überzogenen Ankündigungen. Ein Beispiel dafür ist ein irreführender Forschungsbericht aus China, der behauptete, Verschlüsselungen auf Militärstandard mit Quantentechnologie geknackt zu haben. Da Quantencomputer immer mehr Aufmerksamkeit in den Medien erhalten, sind sorgfältige Validierung und Transparenz unerlässlich, um die Glaubwürdigkeit zu wahren – Quantencomputing-Unternehmen sind hier entsprechend gefordert.
Quantencomputer werden zugänglicher – Mehr Branchen werden experimentieren
Die zunehmende Quantum Utility verstärkt die wachsende Demokratisierung des Zugangs zu Quantencomputern. Immer mehr Unternehmen und Forschungseinrichtungen identifizieren greifbare Mehrwerte durch Quantencomputing bei ihren Anwendungsfällen, was die Nachfrage nach Zugängen noch weiter erhöht.
Die Initiativen der Vereinten Nationen zum 2025 stattfindenden „International Year of Quantum Science and Technology“ fördern diese Demokratisierung. Dadurch soll neben den großen multinationalen Konzernen eine breitere Palette von Unternehmen, akademischen Einrichtungen und Forschungszentren Zugriff auf Quantencomputing-Ressourcen erhalten. Das wird Innovationen in verschiedenen Bereichen vorantreiben und zu neuen, experimentellen Anwendungen der Quantentechnologie führen.
Bildungseinrichtungen werden bei dieser Demokratisierung eine entscheidende Rolle spielen, indem sie Studienprogramme zu Quantencomputern entwickeln und so die nächste Generation von Quantenwissenschaftlern und -ingenieuren ausbilden. Eine niedrigere Einstiegsschwelle zu Quantentechnologien fördert hierbei Innovationen und die Ausbildung von Fachkräften.
Der erweiterte Zugang zu Quantencomputern ist auch für die Entwicklung neuer Quantenanwendungen zuträglich. Davon profitieren die traditionellen Bereiche wie das Finanzwesen und die Pharmazie, aber auch weitere Branchen werden die Initiative ergreifen.
Mehr staatliche Investitionen und konkretere Regulierungen
Mit den greifbaren Mehrwerten durch Quantum Utility vor Augen, werden sich Regierungen weltweit vermehrt an der Quantenbranche beteiligen. Angetrieben sind sie dabei sowohl von neuen Chancen als auch von Bedenken.
Die Auswirkungen des Quantencomputings auf die nationale Sicherheit, insbesondere in der Kryptographie, werden die Regierungen dazu veranlassen, ihre Investitionen in die Quantenforschung und -entwicklung zu erhöhen. Die kommende US-Regierung wird voraussichtlich ihre Anstrengungen im Bereich Quantencomputer verstärken, um ihre technologische Führungsposition gegenüber China zu behaupten. Trotz der vorgezogenen Bundestagswahlen in Deutschland ist davon auszugehen, dass die Finanzierung lokaler Quanteninitiativen auch 2025 fortgesetzt wird, insbesondere solcher, die die Entwicklung lokaler Quantenökosysteme wie etwa „QuantumBW“ in Baden-Württemberg fördern.
Auf der Seite der USA hat die Biden-Regierung bereits wichtige Initiativen zur Bewertung des Zeitplans für den Bau praktischer Quantencomputer in die Wege geleitet. Dabei legten Behörden wie DARPA ehrgeizige Ziele für technologische Durchbrüche bis 2035 fest. Die Europäische Union, China und andere Nationen werden ihre Quantenstrategien ebenfalls erweitern, um in diesem kritischen Technologiesektor wettbewerbsfähig zu bleiben.
Mit steigenden staatlichen Mitteln geht auch eine strengere Regulierung einher. Regierungen weltweit werden strengere Vorschriften und Standards einführen, um die Sicherheit und den ethischen Einsatz von Quantentechnologien sicherzustellen, insbesondere in Bereichen wie Landesverteidigung, Finanzen und dem Gesundheitswesen. Quantensichere Verschlüsselung, die darauf ausgelegt ist, quanten-basierten Angriffen standzuhalten, wird für nationale Sicherheitsbehörden auf der ganzen Welt zu einer Priorität.
Der Trend geht zum On-Premise-Quantencomputer
Die zunehmende Quantum Utility erhöht die Nachfrage nach On-Premise-Installationen. Da Unternehmen zunehmend von Quantencomputern in der Praxis profitieren, wird der Betrieb eines Quantensystems direkt vor Ort attraktiver. Dieser Fokuswechsel weg von Cloud-Lösungen markiert die Reife, die Quantentechnologie mittlerweile erreicht hat – Zuverlässigkeit und Nutzbarkeit sind dabei die Eckpfeiler.
Ein wichtiger Faktor für diesen Wandel ist, dass die Qualität der einzelnen Qubits relevanter ist als ihre reine Quantität. In den letzten Jahren hat die Quantenbranche Fortschritte bei der Fehlerkorrektur erzielt. Dabei handelt es sich um einen entscheidenden Forschungsbereich, der es Quantencomputern ermöglicht, kohärent zu bleiben und zuverlässige Berechnungen durchzuführen. Es ist mit weiteren Verbesserungen der Rauschunterdrückung und der Fehlerraten von Quanten-Hardware zu rechnen, was Quantenberechnungen zuverlässiger und effizienter macht.
Experimente und Entwicklungen in realen Umgebungen werden so machbarer und relevanter. Unternehmen können auf diese Weise die praktischen Anwendungen von Quantentechnologie für ihre konkreten Anforderungen besser verstehen. Branchen, die auf High-Performance-Computing setzten, wie z. B. das Finanzwesen, die Logistik und die Materialwissenschaften, werden damit beginnen, Quantensysteme in ihre bestehenden Infrastrukturen zu integrieren, um ihren Rechenressourcen voll auszuschöpfen.
Die Potenziale der Quantum Utility erschließen
Die aktuellen Entwicklungen zeigen, dass die Wissenschaft und die Industrie nicht auf die Quantenüberlegenheit warten müssen, um auf spezifische Vorteile durch Quantencomputer zugreifen zu können. Größere staatliche Investitionen, bessere Zugänglichkeit und wachsende Experimentierfreude werden zu Innovationen in diversen Branchen führen.
