Wo könnte ein praktischer Quantenvorteil in der Industrie liegen und was sind die Herausforderungen, die es dafür zu überwinden gilt? Unter dieser Leitfrage diskutierten Industrie und Wissenschaft eineinhalb Tage lang in der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Jeanette Lorenz, MQV-Mitglied und Leiterin der Abteilung „Quantum-enhanced AI" am Fraunhofer IKS, die die Veranstaltung federführend mitorganisiert hatte, sprach bereits in ihrer Einführung über die Herausforderung, quantenbasierte Ansätze in eine industrielle Pipeline zu integrieren – und dabei einen möglichen Quantenvorteil nicht wieder zu verlieren.
Symposium „Towards applications of quantum computing“: Vernetzung von Wissenschaft und Industrie
Am 11. und 12. November fand das Symposium „Towards applications of quantum computing” statt. Organisiert wurde die Veranstaltung vom Munich Quantum Valley (MQV) gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Kognitive Systeme IKS, unterstützt von Bayern Innovativ und QUTAC. Das Symposium vernetzte Vertreter:innen aus Industrie und Wissenschaft, die an Anwendungen von Quantencomputing arbeiten, mit Hardware- und Softwareentwickler:innen.
Der technische Stand von Quantencomputern, sowohl seitens der Hardware als auch der Software, und die Möglichkeiten, die sich damit bieten, wurden von den jeweiligen Entwickler:innen vorgestellt. „Was kann man mit zwölf Ionen anfangen?“, fragte beispielsweise Felix Rohde von Alpine Quantum Technologies, die Quantencomputer auf Basis von Ionen herstellen. Die Antwort: so einiges! Und die Ideen für die Herstellung von größeren und fehlerkorrigierten Quantencomputern sind zahlreich. Auch weitere Unternehmen, darunter viele aus dem MQV-Partnernetzwerk wie planqc, IQM, Quantinuum und Quandela, zeichneten ein optimistisches Bild. Doch zunächst einmal herauszufinden, in welchen Fällen genau Quantencomputing einen Vorteil gegenüber klassischen Berechnungen bietet, ist aktuell eine der entscheidenden Aufgaben.
Die angedachten Anwendungsfelder liegen vorrangig in den Bereichen Simulation und Optimierung. Die Expertise von Anwenderseite brachten zahlreiche Unternehmen ein, die bereits Konzepte zur Integration von Quantencomputern in industrielle Abläufe testen. Beiträge gab es aus verschiedenen Branchen, von Energieversorgung über Automobilindustrie bis Luft- und Raumfahrt. Die Fallbeispiele sind vielfältig. Die Windtunnel-Simulationen von Strömungsverhalten, um Fahr- und Flugzeuge mit optimalen aerodynamischen Eigenschaften zu entwickeln – unter anderem relevant für eine möglichst treibstoffarme Benutzung. Die Simulation molekularer Dynamiken und Vorhersagen von Bindungsaffinitäten und Nebenwirkungen für die Entwicklung neuer Medikamente, vielleicht sogar personalisierter Medikamente. Die Optimierung von Lieferketten, automatisierten Fertigungsabläufen, Flugrouten und Satelliten-Missionen. Oder die Entwicklung neuartiger Treibstoffe oder Beschichtungsmaterialien.
Nicht jedes dieser Probleme muss zwingend in Gänze von einem Quantencomputer besser gelöst werden. Auch die Integration von Quantencomputern in Hochleistungsrechenzentren und die Kombination mit klassischer künstlicher Intelligenz waren daher Thema.
Die Komplexität der industriellen Anwendungen einerseits und der Integration von Quantencomputing in bestehende industrielle Prozesse andererseits erfordern eine frühe Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie und die sorgfältig aufeinander abgestimmte Entwicklung von Hard- und Software. „Wir wollen nicht nur die beste Forschung, sondern auch die beste Quantenwirtschaft“, fasste es Staatssekretär Tobias Gotthardt zusammen und leitete damit in den Netzwerkabend Quantencomputing ein. Es sei wichtig, die Anwendungen von Quantencomputing ständig im Fokus zu behalten – denn „Bayern will die Heimat des Quantencomputers sein“. Der Netzwerkabend, der den ersten Tag des Symposiums abschloss, lud im Anschluss an diese Worte dazu ein, die angeregten Diskussionen aus den Vorträgen in einem entspannteren Rahmen fortzuführen.
Zwei Paneldiskussionen, die den aktuellen Stand der industriellen Anwendung von Quantencomputing und das Vorantreiben der Technologie mit Blick auf die Zukunft thematisierten, setzten die einzelnen Präsentationen in einen breiteren Kontext. Die vergangenen zwei Tage hätten eine Vielzahl an neuen Gedanken und Ideen ausgelöst, fasste es einer der Panelisten zusammen. Eine Einschätzung, die der Großteil der Teilnehmer:innen zu teilen scheint.