Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGDZentrum für Angewandtes Quantencomputing (ZAQC)
Quantencomputing ist derzeit in aller Munde. Im Frühjahr des Jahres 2021 wurde in Deutschland der erste kommerziell nutzbare Quantencomputer in Betrieb genommen – eine Kooperation zwischen IBM und Fraunhofer. Nach Förderzusage durch das HMinD (Hessisches Ministerium für Digitale Strategie und Entwicklung) und das HMWK (Hessisches Ministerium Wissenschaft und Kunst) hat das Fraunhofer IGD im Mai 2022 die Arbeit am ZAQC und in dem Thema Quantencomputing begonnen. In Analogie zum Ziel der hessischen Digitalstrategie ist es Ziel des ZAQC, alle sinnvollen Anwendungsmöglichkeiten von Quantencomputing zu identifizieren, zu bewerten, zu priorisieren und für das Gemeinwesen – hier Industrie und Wirtschaft – mit möglichst hoher Umsetzungsgeschwindigkeit nutzbar zu machen.
Während Quantencomputer grundsätzlich wie klassische Computer genutzt werden können, ist eine radikal andere Art des Rechnens notwendig, um ihre Vorteile auszunutzen. Nicht deterministisch, sondern probabilistisch; mit verschränkten Qubits statt unabhängiger Bits; mit kontinuierlichen Überlagerungen exponentiell vieler Zustände, aber digitalen Ergebnissen; und mit Zuständen, die nicht kopiert werden können. Nur unter Beachtung dieser besonderen Eigenschaften – und nur bei bestimmten Problemen – kann Quantencomputing das Versprechen von bis zu exponentiellen Beschleunigungen erfüllen und wird erfolgreich eingesetzt werden können – immer im Sinne eines Coprozessors.
Derzeitig befinden wir uns in der NISQ-Ära des Quantencomputing, d.h. Noisy Intermediate Scale Quantum Computing, und bedeutet, dass verfügbare echte Quantencomputer noch eine geringe Anzahl von Qubits aufweisen sowie fehlerbehaftete, rauschende Gates und nur kurzzeitig stabile, kohärente Quantenzustände.
Das ZAQC untersucht, welche Problemstellungen mittelfristig mit Quantencomputing gelöst werden können. Dabei wird ein Fokus auf chemisch/pharmazeutische Anwendungsbereiche gelegt, da hier frühe Anwendbarkeit erwartet wird. Flankiert wird dies durch die Kooperation mit dem Leistungszentrum TheraNova.
