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09:00 25.11.2018
Die Forschung an Quantencomputern wird bisher vor allem in den USA betrieben. Jetzt wollen europäische Wissenschaftler im weltweiten Rennen um die Superhochleister die Nase vorn haben. Quelle: iStock
Saarbrücken/Wien

Es ist ein Wettlauf um den schnellsten Computer der Zukunft. Um einen Computer, der die Informationstechnik revolutioniert – und der in Nullkommanix Probleme lösen kann, die heutige Rechner an ihre Grenze bringen: Es geht um den Quantencomputer.

Jetzt wollen europäische Forscher im weltweiten Rennen um die Superhochleister die Nase vorn haben. Vor Kurzem fiel der Startschuss für ein Forschungsprojekt zum Bau eines europäischen Quantencomputers: Zehn Partner aus Wissenschaft und Industrie sollen in den nächsten drei Jahren den „OpenSuperQ“ bauen.

Es werde europaweit der erste Quantencomputer auf diesem Level sein und unter vergleichbaren Systemen weltweit führend, sagt der Koordinator des Projekts, Physikprofessor Frank Wilhelm-Mauch, an der Universität des Saarlandes in Saarbrücken. Für den Prototypen, der am Forschungszentrum im nordrhein-westfälischen Jülich stehen werde, habe man „eine exzellente Auswahl der besten Forscher“ aus Deutschland, Spanien, Schweden, der Schweiz und Finnland ins Boot geholt.

Europäische Forschung stärken

Das Projekt ist Teil eines eine Milliarde Euro schweren EU-Flaggschiffprogramms zur Erforschung von Quantentechnologien, das vor Kurzem in Wien vorgestellt wurde. Ziel des „Quantum Flagships“ ist laut EU-Kommission, die europäische Forschung auf dem Gebiet zu stärken und auszubauen. Mehr als 5000 Forscher seien insgesamt daran beteiligt. Für den Quantencomputer, der unter der Koordination von Wilhelm-Mauch entsteht, stehen in den ersten drei Jahren gut 10 Millionen Euro bereit.

„Es ist wichtig, dass wir jetzt die Chance haben, unsere Theorien tatsächlich umsetzen zu können“, sagt der 47-Jährige. Die Quantentechnologie stehe heute an der Schwelle zum Durchbruch in den technologischen Alltag. Die neuen Modelle seien schneller als normale Computer, weil sie Rechenschritte parallel und nicht nacheinander abarbeiteten.

Der Quantencomputer solle am Ende 100 Qubits (Quantenbits) haben und über eine frei zugängliche Open-Source-Software in der Cloud jedem zur Nutzung offenstehen. „Es soll eine Plattform sein, wo man dann mit kurzen Anträgen Zeit zum Rechnen auf dem Computer beantragen kann“, sagt Wilhelm-Mauch.

Physik-Professor Frank Wilhelm-Mauch steht im Foyer des Gebäudes seines Lehrstuhls an der Universität des Saarlandes. Wilhelm-Mauch koordiniert ein Projekt, das einen europäischen Quantencomputer baut. Quelle: Oliver Dietze/dpa

Der Computer solle vor allem die Simulation von Abläufen in Chemie und Materialwissenschaft sowie das maschinelle Lernen in der Künstlichen Intelligenz beschleunigen, sagt der Professor für Quanten- und Festkörpertheorie.

Mit einem Quantencomputer könne man beispielsweise Moleküle simulieren – möglicherweise eines Tages auch das Molekül Nitrogenase. Wenn dies gelänge, könnte man Stickstoffdünger bei Raumtemperaturen statt unter großer Hitze herstellen und 2 Prozent der globalen CO2-Emissionen einsparen. „Das wäre eine Sensation. Aber das ist nichts für unsere Generation“, meint Wilhelm-Mauch.

Die USA haben einen Vorsprung

Wie das Teil aussehen wird? Wie ein großer Zylinder, drei bis vier Meter hoch mit einem Durchmesser von 1,5 Metern. Die Außenhülle sei wie bei einer Thermoskanne, in der innen eine Kältemaschine sitzt. Denn der Chip ist ein sogenannter supraleitender Schaltkreis, dessen Metalle erst supraleitfähig sind, wenn sie auf minus 273 Grad Celsius heruntergekühlt werden. Der Chip werde in der Maschine in der Mitte sitzen – mit Hunderten Baulementen drumherum, sagt der Experte der Saarbrücker Universität.

An Quantencomputern wird weltweit getüftelt. Vor allem in den USA hätten Forscher „das Umschalten von Grundlagenforschung auf den Bau eines Apparates“ ein paar Jahre vor Europa geschafft. „Die sind in einem langen Projekt, was mehrere Runden hat, einfach früher gestartet. Aber ich glaube, wir haben eine gute Position“, sagt der Physiker. Die Zahl der Qubits sei letztlich nicht das, was alleine entscheidend sei. Wilhelm-Mauch: „Es kommt darauf an, eine hohe Qualität zu haben – mit schneller Verarbeitung und geringer Fehlerzahl.“

Blick in den neuen Hochleistungsrechner „Janus“ an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Quelle: Jan Woitas/dpa

Für die EU-Kommission ist das Flaggschiff-Programm jedenfalls eine „beispiellose Initiative“. Es handele sich um „eines der größten und ehrgeizigsten Forschungsprogramme“ der Europäischen Union. Es habe eine Laufzeit von zehn Jahren. In der ersten Phase werden 20 Vorhaben gefördert.

Die Quantencomputer könnten aber nicht nur Datenbanken turboschnell durchsuchen oder Verkehrsströme berechnen. Sie könnten auch Kryptografie, also verschlüsselte Informationen, knacken. „Wenn man eine Million Qubits hat, kann man die aktuelle Internet-Kryptografie brechen“, sagt Wilhelm-Mauch.

Das werde aber erstens noch sehr lange dauern. Und zweitens werde bereits längst an quantensichereren Verfahren gearbeitet. „Der Quantencomputer ist also nicht die Atombombe des Informationszeitalters, die alles unsicher macht.“

Von Birgit Reicher

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