Blick in die Zukunft:

Bundesregierung fördert Quantentechnologien

Wenn es nach Albert Einstein und Max Planck geht, dann basiert unsere Welt nicht auf einer mathematisch berechenbaren Grundlage, sondern auf der physikalischen Quantenmechanik. Diese Entdeckung war nicht nur für die Wissenschaft ein riesiger „Quantensprung“, sondern auch für den technologischen Fortschritt. Die Bundesregierung will die Forschung zu dem Zukunftsfeld Quantentechnologien mit einem eigenen Programm systematisch vorantreiben. Dafür sollen bis zum Ende der Legislaturperiode rund 650 Millionen Euro für Forschung und Entwicklung bereitgestellt werden. Doch was genau bedeuten diese Schlüsseltechnologien für den Wirtschaftsstandort Deutschland und wieviele digitale Chancen stecken darin?

Heute das Morgen verstehen

Foto: CC BY 2.0 Flickr User tec_estromberg. Bildname: technology-1. Ausschnitt bearbeitet.

Schon heute nutzt fast jeder täglich quantenbasierte Technologien: Elektronik wie Smartphones, Satelliten, Fernseher, Radio aber auch die medizinische Diagnostik beruhen auf ihnen. Durch eine zweite Generation der Quantentechnologien können neue Visionen in Wirtschaft, Industrie und Gesellschaft gedacht werden. Ein sicheres Zukunftsszenario ist der Quantencomputer. Dieser kann mithilfe einer vielfach höheren Rechenleistung, komplexe Aufgaben mit riesigen Datenmengen verarbeiten, die einen herkömmlichen Rechner überfordern würden. Probleme in Physik, Meteorologie, Biologie oder auch zukunftsorientierten Feldern wie der KI und dem Machine-Learning können damit vereinfacht gelöst werden. Das erkennt auch die Bundesregierung: Mit der Förderung der Quantentechnologien will sie

„die starke Position Deutschlands in der Forschung auf dem Gebiet der Quantenphysik ausbauen und den Weg zu quantentechnischen Anwendungen öffnen“,

heißt es in dem kürzlich vorgestellten Rahmenprogramm Quantentechnologien.

Chancen der Quantentechnologien

Obwohl China längst die Potenziale der Quantentechnologien verstanden hat und diesen Bereich bereits mit Milliarden subventioniert, ist Europa weltweit führend in der Grundlagenforschung. Große Entwicklungspotenziale sehen Wissenschaftler vor allem in der Medizin. Das Pilotprojekt „BrainQSens“ beispielsweise erlaubt durch hochempfindliche Magnetsensoren eine verbesserte medizinische Diagnostik in der Hirnforschung. Künftig könnten dadurch auch Steuerungen von Prothesen vereinfacht werden. Während die Empfindlichkeit der Quantensysteme eine Herausforderung für die Entwicklung von Quantencomputern oder Quantenkommunikation darstellt, ist sie für die Messung von Umwelteinflüssen hervorragend geeignet. Erdbeben und andere geologische Gegebenheiten können aufgrund dieser Fragilität früher und präziser erkannt werden.

Die IT-Sicherheit in Gefahr

In der Hardwareentwicklung solcher hochleistungsstarker, Q-Bit-basierter Rechenmaschinen ist die Programmierung von Quantenalgorithmen mindestens genauso wichtig. Denn durch die komplexen Systeme, auf welchen die Quantencomputer aufbauen, können bekannte kryptografische Verfahren leicht ausgehebelt werden. Die Bundesregierung setzt deshalb einen besonderen Fokus auf die Entwicklung von quantenresistenten Kryptosystemen, um Deutschland weiterhin als verschlüsselungssicheren Standort zu halten. Die Quantenkommunikation gilt als eine der sichersten Übertragungen, da „Abhörversuche in Form von Datenverlusten auffallen würden“. Nicht zuletzt für die Bundesregierung wäre das eine optimale Möglichkeit, unerwünschte Zuhörer außen vor zu lassen.