Mobilität der Zukunft: Quantentechnologien als Wegbereiter

Entdecken Sie, wie Quantentechnologien die Mobilität revolutionieren und neue Chancen für Unternehmen in der Automobilbranche schaffen.

Die Mobilität der Zukunft wird elektrisch, autonom und zunehmend vernetzt sein. Infolgedessen drängen viele neue Schlüsseltechnologien in die automobile Wertschöpfungskette. In den letzten Jahren fanden Quantentechnologien, die ins Rennen gehen, eine Welle der Unterstützung. Heute entwickeln zahlreiche Start-ups und etablierte Unternehmen Lösungen mit Quantencomputing, Quantensensorik und Quantenkommunikation speziell für die Mobilitätsmärkte der Zukunft.

Der Bericht von IDTechEx, “Quantum Technology Market 2024-2034: Trends, Players, Forecasts“, prognostiziert, dass der Markt bis 2034 die 2-Milliarden-US-Dollar-Marke überschreiten wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von über 25%, hauptsächlich getrieben durch Chancen im Automobilsektor. In diesem Artikel hebt IDTechEx einige der wichtigsten Innovationen hervor, die um den Erfolg auf dem zukünftigen Mobilitätsmarkt kämpfen.

Nachhaltigkeitsfragen: Quantencomputer für bessere Batterien

Quantencomputer werden weltweit auf ihr Potenzial untersucht, hochkomplexe quantenchemische Probleme zu lösen. Es wird erwartet, dass zukünftige Maschinen einen bedeutenden Vorteil in Bezug auf die Geschwindigkeit bieten, mit der die Physik von Materialien auf Nanoebene simuliert und neue Produkte entwickelt werden können (für weitere Details siehe IDTechEx’s Quantenmarktforschungsberichte). Dies eröffnet eine bedeutende Chance für die anspruchsvollere Entdeckung besserer Batteriematerialien.

Bisher gleicht die Entwicklung neuer Batterien der Arzneimittelentdeckung, da es sich um einen unglaublich langwierigen und teuren Prozess handelt. Klassisches Computing ist in dem Grad der Genauigkeit bei der Materialsimulation, der realistisch erreicht werden kann, begrenzt, und experimentelle Versuche sind bekanntermaßen ineffizient. Quantencomputing könnte die Nachhaltigkeit nicht nur durch Optimierung der Ressourcennutzung für die Batterieentwicklung fördern, sondern auch durch die Konzeption von inhärent saubereren Batterien.

Die Elektrifizierung von Fahrzeugen hat die Nachfrage nach kleineren, länger haltbaren und schneller aufladbaren Batterien in die Höhe schnellen lassen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Zeitspanne, in der Quantencomputer hochskalieren, um einen kommerziellen Vorteil zu bieten, mit dem Erreichen der Leistungsgrenzen bestehender Batteriedesigns zusammenfallen wird. Es wäre keine Überraschung, wenn die Automobilindustrie in einem Jahrzehnt von traditionellen Ansätzen abrücken und stattdessen auf einen neuen Kandidaten setzen würde: Quantencomputing.

Wirtschaftliche Fragen: Chancen in Quantensensoren für den Erfolg der Lieferkette

Viele Kampagnen konzentrieren sich auf wirtschaftliche Fragen, und natürlich sind die Bemühungen zur Kommerzialisierung von Quantensensortechnologien keine Ausnahme. Der zukünftige Mobilitätsmarkt bietet eine potenzielle Chance für Lieferketten mit hohem Volumen für Quantentechnologie, obwohl die Kategorie oft mit sperrigen Laborgeräten in Verbindung gebracht wird. Dies gilt insbesondere für Quantensensoren, da sie Schlüsseltechnologien für die nächste Generation der Fahrzeugelektrifizierung und -autonomie sein könnten.

Tatsächlich hat das sogenannte ‘Quantum 1.0’ bereits einen bedeutenden Einfluss auf die Lieferketten der Automobilindustrie gehabt. Weniger exotische Quantenphänomene wie der photoelektrische Effekt oder das Tunneln sind wesentlich für viele der Kameras von Fernbedienungen und aktuellen Sensoren, die in den neuesten Fahrzeugen auf der Straße eingesetzt werden. Dazu gehören Tunnelmagnetowiderstandssensoren (TMRs), die kürzlich durch ihre niedrigen Leistungs- und galvanischen Isolationseigenschaften Teile des Hall-Effekt-Sensormarktes erobert haben.

In Zukunft strebt ‘Quantum 2.0’ jedoch danach, Superposition und Verschränkung zum Automobilmarktmanifest hinzuzufügen. Zum Beispiel wird eine Reihe von Quantensensoren entwickelt, die genauere Navigations- und Positionierungslösungen bieten können. Hochpräzise und unabhängig von störanfälligem GPS, könnten Atomuhren und Quanteninertialsensoren die Positionsgenauigkeit an Bord von Metern auf Zentimeter reduzieren.

Da die Sicherheit und Robustheit autonomer Systeme in den kommenden Jahren verstärkt reguliert werden, wird der Wert hochpräziser Sensoren nur zunehmen. Die größte Herausforderung besteht heute darin, Quantensensortechnologien zu miniaturisieren, um sie in Bezug auf Größe, Gewicht, Leistung und Kosten marktreif zu machen. Daher wurde die Führungsrolle bei der Herstellung kritischer Quantenkomponenten für Quantensensoren von mehreren Regierungen als Mittel für Wirtschaftswachstum ausgewählt. Weitere Einblicke in Quantensensoren und nationale Quantenstrategien finden Sie in IDTechEx’s spezialisiertem Bericht über den Quantensensormarkt.

Fragen der nationalen Sicherheit: Cybersicherheitslösungen für die V2X-Ära

Nationale Sicherheit, insbesondere Cybersicherheitsschwachstellen, stehen regelmäßig im Rampenlicht. Die Welt ist zunehmend abhängig von der sicheren Übertragung von Daten. Die Risiken einer Cybersicherheitsverletzung in den zukünftigen Mobilitätsmärkten sind gravierend. Die Kontrolle autonomer Fahrzeuge durch böswillige Akteure ist Stoff für Thriller. Darüber hinaus sind Fahrzeuge zunehmend miteinander und mit dem weiteren Internet der Dinge verbunden, im Rahmen der Entwicklung zu ‘Vehicle to Everything’ (V2X). Es wird erwartet, dass dies sensiblere Informationen über die Gesundheit der Menschen einschließt, wenn sich die Vorschriften zur Fahrerüberwachung verfestigen.

Quantum soll eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der Cybersicherheit spielen, auch innerhalb des zukünftigen Mobilitätsmarktes. Einerseits könnten Quantencomputer der Zukunft als Werkzeuge dienen, um verschlüsselte Datenströme zu knacken. Der Vorteil, den sie beim Rechnen bieten, könnte missbraucht werden, um etablierte Methoden wie RSA zu überwinden. Andererseits bietet Quantum eine Lösung für die nächste Generation der Kryptographie. Zunächst durch softwarebasierte Post-Quantum-Kryptographie (PQC) und später mit optischer Quantenschlüsselverteilung (QKD). Auch Quantenzufallszahlengeneratoren werden bereits so konzipiert, dass sie in Hardware-Sicherheitsmodule für den Automobilbereich integriert werden können.

Automobil-OEMs entwickeln bereits Strategien, wie zukünftige Fahrzeugdesigns gegenüber Datensicherheitsbedrohungen robust bleiben müssen, wobei sie sich heute vermutlich auf die Auswirkungen von KI konzentrieren. Insgesamt macht die sich schnell verändernde Landschaft der Cybersicherheitsbedrohungen es jedoch unerlässlich, dass die Branche sich jetzt mit den Herausforderungen und Chancen der Quantenkommunikation auseinandersetzt, bevor es zu spät ist.

Marktausblick

Insgesamt lautet die Botschaft aus dem Lager der Quantentechnologiemärkte, nicht unentschlossen zu bleiben – sondern sich heute mit der Erforschung der gebotenen Chancen zu beschäftigen. Es gibt eine kontinuierliche, gezielte Entwicklung, um die Bedürfnisse der zukünftigen Mobilitätsdemographie zu erfüllen, die sich über die Bereiche Quantencomputing, Sensorik und Kommunikation erstreckt. Letztendlich liegt die Macht größtenteils bei den Automobil-OEMs, die letztendlich mit ihren Füßen abstimmen werden, wenn es darum geht, Quantentechnologie in ihre Wertschöpfungsketten zu integrieren.

Dr. Tess Skyrme, Senior Technology Analyst bei IDTechEx