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Fraunhofer/IBM Der Quantencomputer kommt nach Deutschland!

| Redakteur: Jürgen Schreier

Deutschland schaltet beim Quantencomputing einen Gang hoch. Möglich macht dies eine Kooperation zwischen Fraunhofer-Gesellschaft und IBM. Dazu wird ein "Q System One"-Quantencomputer von IBM in einem Rechenzentrum von IBM Deutschland bei Stuttgart installiert, der 2021 den Betrieb aufnehmen soll.

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Im Jahr 2021 soll ein solcher
Im Jahr 2021 soll ein solcher "IBM Q System One"-Quantencomputer in einem Rechenzentrum von IBM Deutschland bei Stuttgart seinen Betrieb aufnehmen.
(Bild: IBM)

Der Quantencomputer kommt nach Deutschland! Die Fraunhofer-Gesellschaft und IBM haben eine Vereinbarung unterzeichnet, um das 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.

IBM-Quantenrechner wird bei Stuttgart installiert

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.

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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.

Bereits zum 1. April 2020 erhalten interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtungen durch die Fraunhofer-Gesellschaft via Cloud Zugriff auf die weltweit größte Gruppe von IBM-Quantenrechnern, die derzeit 15 Systeme umfasst und im US-Bundesstaat New York installiert ist. IBM bietet im Rahmen der getroffenen Vereinbarung Fraunhofer zudem technische Unterstützung und Hilfe bei der Nutzung des IBM Q Systems.

Quantum Engineering Toolkit für das MIT

Mit einer Kooperation und einer Übernahme will Keysight Technologies den Fortschritt in der Forschung und Entwicklung von Quantencomputern vorantreiben. So arbeitet Keysight im Rahmen seines Universitätsprogramms mit dem Center for Quantum Engineering des Massachusetts Institute of Technology (MIT) zusammen, um die Einrichtung eines neuen 64-qubit-Quantencomputerlabors zu finanzieren. Das Testlabor wird das Quantum Engineering Toolkit (QET) von Keysight nutzen, das Hardware von Keysight mit Software der kürzlich von Keysight übernommenen Firma Labber Quantum kombiniert.

„Durch die Übernahme von Labber – einem Start-up-Unternehmen aus der MIT-EQuS-Gruppe – eröffnet Keysight neue Möglichkeiten, um Innovationen der nächsten Generation in der Quantentechnologie voranzutreiben. EQuS freut sich darauf, die innovativen Quanten-Software- und -Hardware-Lösungen von Keysight auf unserem neuen Quantencomputer-Testbed anzuwenden“, erklärte Prof. Dr. William Oliver, Direktor des Center for Quantum Engineering am MIT und Leiter der MIT Engineering Quantum Systems (EQuS) Gruppe, in der das Testbed untergebracht sein wird.

Das Portfolio der Quanten-Lösungen von Keysight umfasst ein skalierbares, hochleistungsfähiges Qubit-Kontrollsystem, das in Kombination mit der Labber-Software Gerätesteuerung, Signalerzeugung, Qubit-Kalibrierung und Gerätetests übernimmt. Zusammen stellen die Lösungen sicher, dass die Kunden Quantenalgorithmen auf den heutigen modernen Quantenplattformen präzise und effizient implementieren können.

Quantencomputing wird kräftig gefördert

Ziel der deutschen Bundesregierung ist, 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. Die größten finanziellen Anteile steuern aktuell die beteiligten Länder Baden-Württemberg und Bayern bei.

"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 Prof. 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", so Gregor Pillen, General Manager IBM DACH.

"Heute ist eine lang ersehnte Vision Wirklichkeit geworden. Diese Vereinbarung eröffnet Europa eine weitere Chance, bei der Weiterentwicklung einer vielversprechenden Technologie eine Vorreiterrolle zu übernehmen. Und Deutschland spielt hier durch die geplante Zusammenarbeit eines breit angelegten Ökosystems aus wissenschaftlichen, öffentlichen und privaten Institutionen eine führende Rolle. Es geht darum, die Zukunft unserer europäischen Gesellschaft mitzugestalten, indem komplexe Probleme wie der Klimawandel und Gesundheitsfragen mit Hilfe von Quantencomputing angegangen werden. Ein denkwürdiger Meilenstein für unsere Region", sagt Martin Jetter, Senior Vice President & Chairman IBM Europa, der übrigens Maschinenbau an der Universität Stuttgart studiert hat.

Der Aufbau des ersten physischen Quantencomputers auf europäischem Boden sei ein starkes Signal für den Forschungsstandort Deutschland, meint Dr. Helge Braun, Chef des Bundeskanzleramtes.

Leistungsstark und stabil: Das System IBM Q System One

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 fortschrittliche 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.

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