Zwei Tage lang treffen sich Forschende und Unternehmer aus dem Bereich der Quantentechnologie, um sich über neue Entwicklungen zu informieren. Die Nutzung quantenphysikalischer Vorgänge gilt als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts.
Warum gilt die Quantentenologie als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts?
Wir kommen in vielen Punkten mit unserer jetzigen Technologie an gewisse Grenzen: Supercomputer zum Beispiel lassen sich nicht ins Unendliche optimieren. Da bietet diese „andere" Physik der Quanten neue Möglichkeiten und damit einen Ausweg aus der sich abzeichnenden technologischen Sackgasse. Das theoretische Verständnis der Quantenphysik ist bereits vorhanden. Aber: Wie sich diese Quanteneigenschaften praktisch zu nutzen lassen – da steckt die technologische Entwicklung noch in den Anfängen. Ein spannender Forschungsbereich, in dem im Lauf dieses Jahrhunderts noch viel zu erwarten ist.
Welche Möglichkeiten bietet die Quantentechnologie?
Die Quantenphysik eröffnet eine ganz neue Welt: die Welt der extrem kleinen Dinge. Es steht sozusagen eine ganz neue „andere" Physik zur Verfügung, die wir uns für die Entwicklung neuer Technologien zunutze machen können – und dementsprechend vielfältig sind auch die Möglichkeiten.
Eine Eigenschaft dieser “anderen" Physik ist zum Beispiel, dass ein Objekt in der Quantenwelt zwei Zustände gleichzeitig haben kann. Ein Teilchen kann sich beispielsweise so verhalten, als ob es sich gleichzeitig nach rechts und nach links dreht. Quantencomputer nutzen solche Überlagerungen von Zuständen aus, um viele Rechnungen parallel auszuführen. So haben sie das Potential, Aufgaben um ein Vielfaches schneller zu lösen als aktuelle Supercomputer.
Die Verarbeitung von sehr großen Datenmengen wird durch einen Quantencomputer extrem beschleunigt oder gar erst möglich gemacht. Weitere mögliche Anwendungsfelder für Quantenrechner liegen in der Entwicklung von Medikamenten durch die Berechnung des komplexen Zusammenspiels verschiedener Moleküle.
Zu den Anwendungsbereichen der Quantentechnologie zählen, neben dem Rechnen auf superschnellen Quantencomputern, das abhörsichere Verschlüsseln von Nachrichten durch Quantenkommunikation und das Messen kleinster Veränderungen mit Hilfe von Quantensensoren. Alle diese Technologien nutzen Vorgänge in Materie und Licht, bei denen nur winzigste Energiemengen, sogenannte Quanten, eine Rolle spielen.
Viele der quantenphysikalischen Vorgänge sind derart empfindlich, dass sie nur bei sehr tiefen Temperaturen beobachtet werden können. Entsprechend aufwändig ist oftmals noch die technische Nutzung. Eine Ausnahme sind die erst vor wenigen Tagen mit dem Nobelpreis gewürdigten Quantenpunkte – winzige Materiekrümel, die je nach Größe unterschiedliche Farben zeigen und schon heute in Bildschirmen für mehr Brillanz bei geringerem Energieverbrauch sorgen.
Nobelpreis Chemie 2023 Drei Forscher legten Grundstein für die Nanotechnologie
Der Nobelpreis für Chemie wurde Moungi Bawendi, Louis Brus und Alexei Ekimov verliehen – für ihre Entdeckung und Entwicklung von Quantenpunkten.
Welche Unternehmen liegen in Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz vorne, wenn es um Quantentechnologien geht?
Ganz vorne mit dabei ist sicherlich das Fraunhofer Institut in Stuttgart. Gemeinsam mit dem Technologiekonzern IBM hat das Institut in Ehningen ein ganzes Quantencomputing-Zentrum errichtet. Dort steht einer der wenigen Quantencomputer, die heute weltweit verfügbar sind.
Aber auch viele andere Unternehmen haben das Potential der Quantentechnologie erkannt. In Ludwigsburg tüftelt Bosch zum Beispiel an Quanten-Sensoren, die eines Tages zur Früherkennung von Alzheimer und Parkinson eingesetzt werden sollen. Und auch viele Universitäten in Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz richten eigene Institute ein, mit dem Ziel, neue Möglichkeiten der Nutzung der Quantentechnologie zu erschließen: Darunter das Karlsruher Institut für Technologie, die Universität Ulm und auch die Universität Mainz.
