Fraunhofer und IBM bringen Quantencomputer nach Deutschland/Stuttgart: IBM Q System One

Die Fraunhofer-Gesellschaft und IBM haben heute die Unterzeichnung einer Vereinbarung bekanntgegeben. Das Ziel: Quanten­computing in Deutschland voranbringen. Im Zentrum steht der IBM-Quantencomputer im Fraunhofer-Kompetenznetzwerk. Vor allem Technologie, Anwendungsszenarien und Algorithmen sollen erforscht werden, um Kompetenzen aufzubauen und Wettbewerbsvorteile für Wirtschaft und Wissenschaft zu generieren.

Im Rahmen der Zusammenarbeit wird ein IBM Q System One-Quantencomputer in einem Rechenzentrum der IBM Deutschland bei Stuttgart installiert. Das System soll zu Jahresbeginn 2021 in Betrieb gehen und wird das erste seiner Art in Europa sein.

Das System IBM Q System One

Der Quantencomputer IBM System Q 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) ermögliche das IBM System Q One modernste Forschungsarbeiten für konkrete Anwendungsszenarien in Wissenschaft und Industrie.

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.

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 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 über die Cloud Zugriff auf das US-amerikanische IBM Quantum Computation Center, das 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 der IBM Quantum Systeme.

Wegweisende Initiative für angewandte Quantencomputer

Die Unterzeichnung der Kooperation folgt der gemeinsamen Ankündigung aus dem September 2019, eine wegweisende Initiative zum angewandten Quantencomputing für deutsche Forschungseinrichtungen und Unternehmen aller Größenordnungen zu realisieren.

Dabei unterstützen die Kooperationspartner das Ziel der deutschen Bundesregierung, 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. Sol­che Fort­schrit­te könn­ten die Tür zu neu­en wis­sen­schaft­li­chen Er­kennt­nis­sen und enor­men Ver­bes­se­run­gen zum Bei­spiel bei Lie­fer­ket­ten, der Lo­gis­tik und der Mo­del­lie­rung von Fi­nanz­da­ten so­wie Pro­ble­me aus den klas­si­schen In­ge­nieurs­wis­sen­schaf­ten öffnen.”

Prof. Reimund Neugebauer, Fraunhofer-Präsident

Quantencomputer ausprobieren und schon heute lernen

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 basierende 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 auf der Plattform veröffentlicht.aj