Die zweite Quantenrevolution

Wofür genau werden sich Quantencomputer einsetzen lassen und wie genau werden sie aussehen?

Die Quantenmechanik bildet die Grundlage für eine Vielzahl technologischer Anwendungen, die vom Laser über Halbleiter, DVD-Spieler bis zu Supercomputern reicht. Die Entwicklung dieser Technologien auf Basis quantenmechanischer Grundlagenforschung wird oft als erste Quantenrevolution bezeichnet. In den jüngsten Jahren bahnt sich eine neue Entwicklung an, die unsere Welt dramatisch zu verändern verspricht, die zweite Quantenrevolution. Sie macht sich zunutze, dass sich radikal neue Modi der Informationsverarbeitung ergeben, wenn man einzelne physikalische Systeme als Informationsträger verwendet, die den Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen.

Quantenrechner, wie sie bereits in moderater Größe gebaut werden, sind heute in aller Munde: Sie versprechen die Lösung für wichtige rechnerische Probleme, die selbst für die modernsten Superrechner außer Reichweite sind. Nachdem Quantenrechner über Jahre lediglich eine verlockende theoretische Vision waren, werden nun in Labors Quantenrechner geschaffen, die zwar noch nicht universelle Rechner sind, welche alle rechnerischen Probleme lösen können, für die Lösung paradigmatischer Aufgaben aber bereits schneller als Superrechner sind. Quantensimulatoren erlauben Einsichten in komplexe Quantensysteme aus der Quantenchemie und der Materialforschung, die durch klassische Simulationen nicht zu erzielen sind. Mit Hilfe von Quantenkommunikation ist eine abhörsichere Datenübertragung möglich. Solcherlei Anwendungen haben erhebliches technologisches Potenzial.

Die Bundesregierung hat gerade ein mit fast zwei Milliarden Euro gefördertes Programm über Quantentechnologien aufgesetzt, was die erhebliche strategische Wichtigkeit dieses Forschungsfeldes deutlich macht. Gleichermaßen ist es wichtig, die Erwartungen realistisch zu halten und Bodenhaftung zu wahren. Dieser Vortrag bietet eine kurze Rundreise durch dieses spannende Thema, das durch eine Einstein Research Unit im Berliner Raum dieser Tage gefördert wird.