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System von IBM Europas erster kommerzieller Quantencomputer geht in Betrieb

Die Wirtschaft bereitet sich auf das Zeitalter der Quantentechnologie vor. Ein neues System von IBM soll bei der Entwicklung konkreter Anwendungen helfen.
15.06.2021 Update: 15.06.2021 - 15:16 Uhr Kommentieren
In Ehningen geht das erste System dieser Art in Europa in den Betrieb. Quelle: IBM
Quantencomputer von IBM

In Ehningen geht das erste System dieser Art in Europa in den Betrieb.

(Foto: IBM)

Düsseldorf Eine Panne zum Start war nicht zu befürchten: Die offizielle Einweihung stand zwar an diesem Dienstag an, doch da lief das System bereits. Die Planung eines Festakts mit Gästen wie Bundeskanzlerin Angela Merkel richtet sich eben nicht nur nach den technischen Gegebenheiten, sondern auch nach den freien Terminen.

Symbolträchtig war es aber trotzdem. IBM hat in Ehningen bei Stuttgart den ersten kommerziellen Quantencomputer in Europa präsentiert. Ein Netzwerk aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen entwickelt nun unter Leitung der Fraunhofer-Gesellschaft konkrete Anwendungen für die neue Technologie.

„Der Rechner ist ein Symbol für den Aufbau des Ökosystems“, sagte IBM-Deutschlandchef Gregor Pillen dem Handelsblatt. Ziel sei, das Know-how in der Breite auszubauen, erste Anwendungen gebe es bereits. „Aus der wachsenden Leistungsfähigkeit eröffnen sich weitere Möglichkeiten – das wird sich in den nächsten ein, zwei Jahren enorm beschleunigen.“

Das Projekt ist mit einer großen Hoffnung verbunden: Sobald die neue Computerarchitektur in einigen Jahren den Stand erreicht hat, um einen breiten kommerziellen Einsatz lohnenswert zu machen, soll die deutsche Wirtschaft dafür bereit sein – anders als bei früheren Technologien. Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen beschäftigen sich daher bereits damit.

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    Es handle sich um ein „Aushängeschild des Hightech-Standortes Deutschland“, sagte Merkel. Quantencomputer spielten in den Bemühungen um „technologische und digitale Souveränität eine Schlüsselrolle“ und damit auch für Wachstum und Beschäftigung, betonte die Kanzlerin. „Der Rest der Welt schläft gerade in diesem Bereich nicht.“

    Die Politik fördert die Aktivitäten kräftig, die Bundesregierung hat mehr als zwei Milliarden Euro bereitgestellt. Allein für das System in Ehningen mit einer Leistungsfähigkeit von 27 sogenannten Qubits seien Investitionen „in der Größenordnung von 40 Millionen Euro“ für Hardware und Dienstleistungen wie Wartung eingeplant, berichtet IBM-Manager Pillen, finanziert vom Bund und dem Land Baden-Württemberg.

    Aufbau mit Videoanleitung

    Der Aufbau des „Quantum System One“, so der Name des Modells, war komplex, technisch wie logistisch. Zwar hat IBM über sein Cloud-Netzwerk 25 Quantencomputer in Betrieb, aber das System ist das erste im industriellen Kontext. Die Einheit für die Elementarteilchen hat der Konzern in den USA gebaut, das Kühlsystem stammt aus Finnland, das Kontrollsystem wird in Deutschland entwickelt.

    Ein Team in Ehningen, wo der IT-Konzern seine Landeszentrale hat, fügte die Komponenten zusammen – unter genauer Anleitung von Kollegen in den USA, die wegen der Coronakrise nicht anreisen konnten. Schritt für Schritt gingen sie alles per Video durch, vom Aufbau über die Installation bis zur Kalibrierung.

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    Genauigkeit ist wichtig: Quantencomputer sind Sensibelchen. Die Systeme werten für ihre Rechenoperationen das Verhalten von Elementarteilchen aus. Diese reagieren extrem empfindlich auf äußere Einflüsse. Deshalb braucht es eine Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt von rund 273 Grad minus sowie eine Umgebung frei von Erschütterungen.

    Dieser hohe Aufwand ist allerdings gerechtfertigt, wenn Quantencomputer die enormen Erwartungen erfüllen sollen. Aufgrund ihrer neuen Architektur sollen sie Operationen ermöglichen, bei denen herkömmliche IT-Systeme an ihre Grenzen geraten. Das gilt beispielsweise für die Simulation von Stoffen und die Optimierung von Algorithmen.

    Daraus ergeben sich zahlreiche Anwendungsszenarien: Versicherungen können besser Risiken abschätzen, Pharmakonzerne die Wirkung von Molekülen simulieren, Mobilitätsanbieter den Verkehr prognostizieren, Klimaforscher die Erderwärmung verstehen. Auch in Deutschland beschäftigen sich daher zahlreiche Unternehmen mit der Technologie, ob BASF oder Bosch, ob Daimler oder SAP.

    Hoffnung auf 1000 Qubits

    Allerdings handelt es sich dabei bislang lediglich um theoretische Möglichkeiten: Die Systeme sind noch nicht stabil genug. Weder IBM noch Konkurrenten wie Google, Microsoft, D-Wave oder Honeywell haben Quantencomputer im Angebot, die sich für einen umfassenden kommerziellen Einsatz eignen.

    Dafür braucht es Systeme mit einer ausreichenden Rechenkapazität sowie einer geringen Fehleranfälligkeit – bislang eines der großen Probleme. Der Punkt der kommerziellen Nutzbarkeit sei aber bald erreicht, versprach IBM-Manager Pillen. Der IT-Konzern hat einen Zeitplan veröffentlicht, der bis 2023 ein System mit mehr als 1100 Qubits vorsieht, ein Vielfaches der derzeitigen Leistung.

    Davon sollen auch Forscherinnen und Entwickler in Deutschland profitieren. Bereits jetzt sei eine Ausweitung der Partnerschaft im Gespräch, berichtete Pillen. Wenn die Technik einen Sprung macht, sollen auch die Anwender davon profitieren.

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    Es ist nicht die einzige Initiative in Deutschland. Zehn Konzerne wollen im Konsortium Qutac „nutzbare industrielle Anwendungen“ entwickeln. Beteiligt sind so unterschiedliche Unternehmen wie BASF, SAP und Volkswagen. Und im Forschungszentrum Jülich soll im Herbst im Zuge des Projektes „Open Super Q“ die erste Ausbaustufe eines Quantencomputers made in Germany laufen.

    Denn das zeigt die Initiative von Fraunhofer-Gesellschaft und IBM auch: Bislang fehlt es in Deutschland an Akteuren, die die Computer der Zukunft bauen können – derzeit führt nichts am Import vorbei.

    Für IBM-Manager Gregor Pillen sind die jetzigen Projekte indes nur ein Zwischenschritt. „Meine Ambition ist, dass wir hier in Ehningen mehrere Rechner stehen haben und den Standort zu einem ‚Quantum Hub‘ für Europa ausbauen.“ Kunden sollen über die Cloud auf die Systeme zugreifen können. „Ab Mitte des Jahrzehnts“ erwartet Pillen zudem, dass große Unternehmen selbst Hardware kaufen.

    Mehr: Zehn deutsche Konzerne schließen Quanten-Allianz

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