Unternehmen, die hohe Rechnerleistungen brauchen, werden dieses Projekt mit großem Interesse verfolgen. Europa will den leistungsfähigsten Quantencomputer der Welt bauen. Das alles entsteht hier in Deutschland. 

Beim Wettlauf um den schnellsten Computer der Zukunft mischt Europa mit und baut den Quantencomputer OpenSuperQ. Und zwar hier in Deutschland - im Forschungszentrum in Jülich in Nordrhein-Westfalen. Frank Wilhelm-Mauch koordiniert dieses Mammutunternehmen, an dem die klügsten Köpfe des Kontinents beteiligt sind. 

Frank Wilhelm-Mauch erklärt die Besonderheit eines Quantencomputers:  "Die Daten und die Speicherzellen gehorchen hier den Gesetzen der Quantenphysik", sagt er.

"So wie ein Quantenteilchen gleichzeitig an vielen Orten sein kann, kann in jeder Speicherzelle des Quantencomputers nicht nur ein Wert rein geschrieben werden, sondern alle möglichen Werte gleichzeitig."

Das Neue an dem Quantencomputer wäre also, dass in einem Schritt gleichzeitig auf allen möglichen Werten gerechnet werden kann, so Frank Wilhelm-Mauch weiter.

Dr. Frank Wilhelm-Mauch, Professor für Theoretische Physik an der Universität des Saarlandes
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Dr. Frank Wilhelm-Mauch, Professor für Theoretische Physik an der Universität des Saarlandes

Um sich die Dimension dieses Quantencomputers vorzustellen, nimmt der Professor für Technische Physik ein weiteres vergleichendes Beispiel: "Unsere Handys haben in der Regel vier Prozessorkerne, das heißt, das kann vier Prozesse gleichzeitig machen. Ein moderner Supercomputer, wie der, der gerade in Jülich läuft, kann 16.000 Prozesse gleichzeitig machen, braucht aber für jeden Prozess mehr und mehr Hardware. Mit dem  Quantencomputer können wir so viel gleichzeitig machen, wie der Datenraum hergibt und brauchen dafür nur einen einzigen Prozessor."

OpenSuperQ soll als erstes chemische Prozesse designen

Den Quantencomputer wird man vor allem in Bereichen brauchen, in denen heutige Supercomputer sehr lange für die Berechnungen brauchen. Zum Beispiel Anwendungen rund um Optimierung wie Stau-Umfahrung, Flottenmanagement, aber auch Künstliche Intelligenz, dass man schneller aus Daten lernt, oder Anwendungen, die Datenbanken durchsuchen. 

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Die ersten Anwendungen mit dem OpenSuperQ sind in drei Jahren geplant. Das wird dann im Bereich der theoretischen Chemie und Materialforschung sein. Da wird dann versucht, chemische Prozesse erst am Computer zu designen, bevor man sie dann ausprobiert und anwendet, sagt Frank Wilhelm-Mauch. 

"Mit einem Quantencomputer kann man Moleküle simulieren - möglicherweise eines Tages auch das Molekül Nitrogenase."

Nitrogenase zu simulieren, wäre ein Meilenstein, denn dann wäre es möglich, Stickstoffdünger bei Raumtemperaturen statt unter großer Hitze herzustellen und zwei Prozent der globalen CO2-Emissionen einzusparen.

Auffällig am Quantencomputer: Die große Kühlung

Optisch wird der neue Quantencomputer OpenSuperQ nichts mit normalen Computern zu tun haben. Mann muss sich das eher vorstellen, wie einen großen Raum, in dem Elektronikschränke stehen mit einer besonderen Kühlung. Auffällig beim OpenSuperQ sei dementsprechend auch die aufwändige Kühlungs-Infrastruktur für den Prozessor, sagt Frank Wilhelm-Mauch. Eine große Edelstahlröhre mit thermischer Isolierung und einem Pumpensystem, das den Kühlmechanismus enthält. 

"Der Prozessor braucht es besonders kalt. Er arbeitet etwa bei einem hundertstel Grad oberhalb des absoluten Nullpunktes."

Der neue Quantencomputer, der im Forschungszentrum Jülich entsteht, ist Teil eines großes EU-Programms zur Erforschung der Quantentechnologie. Für den OpenSuperQ stehen allein für die nächsten drei Jahre zehn Millionen Euro bereit. Konkurrenz kommt vor allem aus den USA. Auch dort wird an einem Quantencomputer gearbeitet, Frank Wilhelm-Mauchist aber optimistisch, dass der Europäische der bessere sein wird, da hier in Europa viele Grundlagen geschaffen wurden in den letzten Jahren. 

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