Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg

Im Rahmen des »Kompetenzzentrums Quantencomputing Baden-Württemberg« (KQCBW) wurde in Ehningen bei Stuttgart der erste IBM-Quantencomputer auf deutschem Boden aufgestellt. Dies bietet der lokalen Hightech-Landschaft aus Industrie, KMU und Start-ups die einmalige Chance, diese neue Art von Computer für ihre anwendungsbezogene Forschung und Entwicklung zu nutzen. Im Fokus steht die Entwicklung von quantenbasierten Algorithmen für wichtige Herausforderungen der deutschen Wirtschaft. Unter der Beteiligung von derzeit elf Fraunhofer-Instituten werden fachliche Expertisen in regionalen Kompetenzzentren gebündelt.

Um die anwendungsnahe Forschung zum Quantencomputing voranzutreiben, hat die Fraunhofer-Gesellschaft in Zusammenarbeit mit IBM Deutschland ein nationales Netzwerk mit Kompetenzzentren in sieben Bundesländern gegründet. In Baden-Württemberg ist das Kompetenzzentrum im Februar 2020 gestartet und wird gemeinsam vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart und dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg koordiniert. Mehr als 60 Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik arbeiten bereits im Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg eng zusammen. 

Bereits seit April 2020 besitzen das Kompetenzzentrum und seine Partner*innen per Cloud Zugriff auf state-of-the-art IBM-Quantencomputer in den USA. Dies ermöglicht die Bearbeitung einer Vielzahl an Forschungsthemen von der essenziellen Algorithmik, der Softwareentwicklung sowie der Gestaltung elementarer Logikoperationen bis hin zur Kontrolle des Quantenprozessors im eigentlichen Rechenvorgang. Die Leistungsparameter des Quantencomputers sind auf die hohen Anforderungen einer Forschungsinfrastruktur mit dem Fokus auf gesellschafts- und wirtschaftsrelevante Anwendungen ausgerichtet.

Das von IBM Quantum ab dem Jahr 2021 in Ehningen zur Verfügung gestellte »System One« befindet sich ebenfalls auf dem derzeitigen Stand der Technik (27 Qubits, Quantenvolumen = 32). Zusätzlich ermöglicht der Standort in Baden-Württemberg den Betrieb dieses IBM-Quantencomputers unter deutscher Gesetzgebung. Dies bildet im Hinblick auf Datenschutz und IP-Sicherung ein wesentliches Element der Gesamtinitiative und eine wichtige Voraussetzung für eine breite Beteiligung der nationalen Industrie.

Ziel des Kompetenzzentrums ist es, mit Quantencomputing eine entscheidende Zukunftstechnologie erfolgreich zu gestalten sowie durch den frühzeitigen Aufbau von Fachkompetenzen in Baden-Württemberg und Deutschland schon heute an der Wertschöpfung dieser neuen Technologie teilzuhaben. Hierfür erhalten Mitglieder und Partner*innen des Kompetenzzentrums aus Forschung und Industrie Zugriff auf die IBM-Quantencomputer und können von einem Schulungsangebot profitieren, das vom Fraunhofer IAO und Fraunhofer IAF aufgebaut wurde. 

Das Fraunhofer IAO betreut den aufgebauten Computer-Pool in Stuttgart. Zudem bieten die Expert*innen des IAO entsprechende Schulungsangebote für die Wirtschaft und Wissenschaft an und erforschen, wie Unternehmen Quantencomputer zukünftig nutzbringend anwenden können.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten befassen sich mit den erforderlichen Softwarelösungen und der Programmierung von Quantencomputern sowie den damit verbundenen Algorithmen und Tools. Des Weiteren wird das Fraunhofer IAO den Einsatz von Simulationsmöglichkeiten untersuchen, neue Lösungen entwickeln sowie Werkzeuge und Demonstratoren für die Wirtschaft zur Verfügung stellen.