Quantencomputing Jun 15, 2022

Unterwegs in der bayerischen Quantum Science and Technology-Landschaft: ein Benutzerleitfaden

In der Quantum Science and Technology (QST) findet eine Revolution statt, und Bayern positioniert sich hierbei als ein weltweit führendes Zentrum. Mit über einer Milliarde Euro an Investitionsmitteln der Staatsregierung und der EU und einer konzertierten Aktion von Hochschulen, Forschungsinstituten und Industrie bietet Bayern einen fruchtbaren Boden für bahnbrechende QST-Konzepte und Spitzentalente.

München als das Zentrum der aufstrebenden bayerischen QST-Szene

 

München hat sich in Sachen QST als einer der aktivsten Standorte der Welt einen Namen gemacht. Die Stadt mit ihren zahlreichen Universitäten, Forschungsinstituten und Experten von Weltrang bietet eine Fülle an Erfahrung, Kompetenz und Exzellenz in den Kernbereichen der QST.


Förderung und Forschung am Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)

 

Nehmen wir das Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST), als Beispiel. Dieses interdisziplinäre Cluster mit mehr als 300 Wissenschaftlern und leitenden Forschern baut eine erstklassige QST-Plattform auf, die wissenschaftliche und technologische Fragen beantwortet. Die Initiative kombiniert die akademische Stärke von zwei der besten deutschen Universitäten, der Technischen Universität München (TUM) und der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU), mit der Forschungsexpertise des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik und des Walter-Meißner-Instituts. Als dritter Partner unterstützt das Deutsche Museum, eines der größten Wissenschaftsmuseen der Welt, das MCQST durch wissenschaftliche Beratung und die Gestaltung einer öffentlichen Ausstellung zur Quantenphysik.

Durch die Bündelung von Fachwissen wird ein Umfeld geschaffen, das Talente fördert und durch Bildungsprogramme und Finanzierung die Entwicklung von frühen Initiativen begünstigt. Das MCQST hebt sich von anderen internationalen Zentren dadurch ab, dass es individuelle, nachgewiesene Kompetenz in allen anerkannten QST-Kernthemen in einem multidisziplinären Bereich vereint.

Quantencomputing für die Industrie: Das Bayerische Kompetenzzentrum Quanten Security und Data Science (BayQS)

 

Während die Nutzung der Quantentechnologie immer mehr an Fahrt gewinnt, steckt die Anwendung in der realen Welt noch in den Kinderschuhen. Das heißt, im kommerziellen Bereich geht es darum, Wege zu finden, das QST-Potenzial zu erschließen und es praktisch zu nutzen.

Vor diesem Hintergrund wurde in München das Bayerische Kompetenzzentrum Quanten Security und Data Science (BayQS) mit der Idee gegründet, den praktischen Einsatz von Quantencomputing in der Industrie wissenschaftlich zu erforschen und sichere, zuverlässige und effiziente Quantencomputing-Software zu entwickeln. Hier werden die Kernkompetenzen von drei Fraunhofer-Instituten zur Förderung der angewandten Forschung mit der wissenschaftlichen Expertise der TU München und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) sowie des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) gebündelt. Durch den Zugang zum IBM Quantum System One, dem leistungsfähigsten Quantencomputer Europas, wird die Forschungskompetenz der Fraunhofer-Institute deutlich erweitert.

 

Bau von Quantencomputern im Munich Quantum Valley in Bayern

 

Seit der ersten Ankündigung im Jahr 2021 wird die Initiative Quantum Valley (MQV) tatkräftig von 40 akademischen Einrichtungen  Forschungsinstituten und Unternehmen unterstützt, alle mit einem klaren Ziel: Bayern bei der Erforschung und Nutzung von Quantenwissenschaften und -technologien zu einem europäischen Spitzenstandort zu machen.

Ein Teil dieses ehrgeizigen Ziels ist die Einrichtung eines Center for Quantum Computing and Quantum Technologies (ZQQ), das die Zusammenarbeit mit der Industrie bei der Entwicklung und dem Transfer neuer QST-Technologien sowie beim Bau und Betrieb von Quantencomputern fördern soll. Eine zweite Säule der Initiative ist der Quantentechnologiepark, der Forschungskapazitäten bündeln und Hightech-Infrastruktur und Ressourcen für Start-ups bereitstellen soll. Die wissenschaftliche Qualifizierung und Ausbildung ist die letzte Säule von MQV, um sicherzustellen, dass die nächste Generation von QST-Experten bestens vorbereitet ist.

 

Über München hinaus: weitere wichtige Akteure der bayerischen Quantum-Szene

 

©Munich Quantum Valley

In ganz Bayern bieten Hochschulen, Forschungsinstitute und die Industrie einen fruchtbaren Boden für bahnbrechende QST-Konzepte und Spitzenkräfte.

München ist das Herzstück der bayerischen Aktivitäten im Bereich QST, aber auch andere Zentren im Freistaat treiben diese Technologie und den bayerischen Anteil voran. Weiter nördlich, an der Universität Würzburg werden die physikalischen Grundlagen der Quantenmaterie und die Anwendung topologischer Konzepte für die Realisierung zukünftiger Quantenbits untersucht, während in Augsburg und Regensburg an Universitäten an korrelierten Quantenmaterialien geforscht wird. An der Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg untersuchen die Wissenschaftler die Charakterisierung von Vielteilchensystemen und quantengestütztes maschinelles Lernen.

Im Raum Erlangen haben die Experten des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in den letzten Jahren eine in Europa einzigartige SiC-Technologieplattform aufgebaut. Es bietet ein hohes Anwendungspotenzial auf dem Gebiet der Quantensensorik und der möglichen Realisierung neuartiger Qubits. Die Schwesterorganisation, das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, verfügt über ein breites Spektrum an Kompetenzen auf dem Gebiet der Schnittstellentechnologien, sowohl im Hochfrequenzbereich als auch bei DSP-basierten Steuerungsarchitekturen und der Systemintegration.

 

Unternehmen in Bayern und weltweit fördern QST

 

Die bayerische Wirtschaft ist durch finanzielle Unterstützung und praktische Initiativen stark an der Weiterentwicklung von QST beteiligt.

Die ortsansässigen Unternehmen Infineon, kiutra und next nano produzieren die Bausteine für die Beschleunigung der QST-Forschung und Hardwareentwicklung.

BMW zum Beispiel, setzt auf Quantencomputing, um Produktionsprozesse zu verbessern. Der Automobilhersteller fördert die QST-Forschung durch Initiativen wie die BMW Group Quantum Computing Challenge und einen Stiftungslehrstuhl für Quantenalgorithmen und Anwendungen an der TUM.

Der an mehreren Standorten in Bayern vertretene europäische Luft- und Raumfahrtkonzern Airbus erforscht in Zusammenarbeit mit hochkarätigen Experten aus Wissenschaft und Industrie die Themen Quantencomputing, -kommunikation und -sensorik.

Und auch Wissenschaftler aus dem bayerischen Netzwerk großer globaler Technologieunternehmen, darunter IBM, Microsoft und Google, arbeiten mit bayerischen Instituten und Universitäten Hand in Hand an Projekten, die QST voranbringen.

 

Netzwerke und Cluster unterstützen Bayerns QST-Offensive


Bayern hat den Ruf, ein Nährboden für Innovationen zu sein, auch dank gut etablierter und hocheffektiver Netzwerke und Clusterplattformen.

Im Bereich QST vernetzt das Quantum Business Network (QBN) Anwender, Entwickler und Hersteller aus allen Subdisziplinen der Quantentechnologie. Als QBN-Mitglied erhalten Organisationen Zugang zu Geschäfts- und Kooperationspartnern, Finanzmitteln und Starthilfe.

PushQuantum, eine junge studentische Initiative, bringt junge Talente aus allen Disziplinen zusammen. Sie fördert durch Workshops, Schulungen, Veranstaltungen und Praktika die Ausbildung und berufliche Entwicklung im Quantenbereich.

Um auf dem Laufenden zu bleiben und sich mit dem „Who is Who" der wichtigsten QST-Akteure auszutauschen, veranstaltet das Leibniz-Rechenzentrum einmal im Monat die Bavarian Quantum Computing eXchange. Bei diesen Veranstaltungen präsentieren führende Wissenschaftler und Industrieunternehmen wie Quandela oder kiutra neue Forschungsergebnisse, technische Erkenntnisse und Lösungen.

 

Die Spitze des QST-Eisbergs


Die hier vorgestellten spannenden Initiativen sind nur eine Momentaufnahme der sich in ganz Bayern rasch entwickelnden der lebendigen QST-Szene. Die Zusammenarbeit all dieser Akteure führt zu Fortschritten in der Quantentechnologie und weckt das Interesse ausländischer QST-Unternehmen, die an dieser dynamischen und innovativen Szene teilhaben möchten. IQM Finnland, Cambridge Quantum aus dem Vereinigten Königreich, Multiverse Computing Spanien und EvolutionQ aus Kanada sind nur einige, die sich in Bayern niederlassen wollen, um von der Fülle an Fachwissen, Netzwerken und Finanzmitteln zur Entwicklung ihrer Technologie zu profitieren.

Sind Sie daran interessiert zu erfahren, wie Ihr Unternehmen von der bayerischen QST-Landschaft profitieren kann? Dann setzen Sie sich gerne mit mir in Verbindung.