IBM und Fraunhofer weihen unter großem Brimborium den ersten kommerziellen Quantencomputer Europas in Ehningen ein. Die Technologie erlaubt enorm schnelle Berechnungen und kann Entwicklungen in der Industrie um ein Vielfaches beschleunigen.
Ehningen - Winfried Kretschmann schaut wie gebannt durch die Scheibe. Der Ministerpräsident steht im Schummerlicht einer fensterlosen Lounge in einem unscheinbaren Gebäude auf dem Technology Campus der IBM in Ehningen. Hinter dem Sicherheitsglas steht ein Glaskasten von der Größe eines Kleintransporters. Darin hängt ein glatt poliertes rundes Etwas von oben herab, etwa 1,20 Meter hoch und einen halben Meter im Durchmesser. Das ist er, der erste kommerziell nutzbare Quantencomputer in Europa. Offiziell eingeweiht am Dienstag.
Kretschmann darf Fragen stellen und er wählt die, die wohl jedem in den Sinn kommt, der diesen Superrechner zum ersten Mal zu Gesicht bekommt: „Was ist das?“ Die Experten vom zuständigen IBM-Labor in Böblingen, Sven Payer und Johannes Greiner versuchen es mit einer Erklärung. „Das Herzstück des Quantum System One ist ein Chip von dieser Größe“, sagt Greiner und bildet mit seinen Daumen und Zeigefingern ein Viereck nicht größer als eine Briefmarke. Dies sei der eigentliche Quantencomputer: ein Chip, der über die Kapazität von 27 sogenannten Qubits verfügt. Mit dieser Einheit wird seine Leistung beschrieben, ganz anders als bei herkömmlichen Computern, die mit Mega- und Gigahertz operieren.
Der restliche Platz in dem überdimensionalen schwarzen Kaffeebecher dient der Kühlung dieses Wunderchips. „Da drin ist es kälter als im Weltall“, sagt Stefan Payer. Mit einem Heliumgemisch wird der Chip auf 13 bis 14 Mikrokelvin unter 0 Grad Kelvin runtergekühlt. Also auf weniger als minus 273 Grad Celsius. Die extreme Kälte sei notwendig, damit der Chip überhaupt arbeiten könne, so hochsensibel ist die Technologie. Überhaupt ist Stabilität beim Betrieb dieses Computers von enormer Wichtigkeit. „Ein Photon von einem Geräusch reicht aus, um den Rechenprozess zum Stillstand zu bringen“, sagen die Experten. Deshalb hängt der Computer auch von oben herab: Die Kälte soll sich unten sammeln, wo der Chip liegt. Der gesamte Glaskasten steht auf einem aufwendig entkoppelten und extrem erschütterungsarmen Fundament.
Ein Normalsterblicher kann kaum nachvollziehen, wie diese neuartige Quantentechnologie überhaupt funktioniert. Trotzdem oder gerade deshalb war das Medieninteresse am Dienstag groß: Laut IBM verfolgten über 10 000 Zuschauer per Livestream die offizielle Einweihung in dem Auditorium im Gebäudetrakt nebenan. Nach Ehningen zugeschaltet war auch Bundeskanzlerin Angela Merkel sowie Bundesbildungsministerin Anja Karliczek. Überschwängliche Videobotschaften kamen vom Who-is-Who der deutschen Wirtschaft, nachdem kein Geringerer als der weltweite Chief Executive Officer der IBM, Arvind Krishna, den Auftakt gemacht hatte. Zu den Gratulanten der ersten Stunde gehörten die Chefs von Bosch, BASF, Trumpf, Infineon und – der Stuttgarter PS-Konkurrenz wird es nicht gefallen – BMW.
Sie alle waren sich einig, dass die Kooperation aus IBM und Fraunhofer ein wahrer Quantensprung des Computerzeitalters sei, der spezielle Entwicklungsschritte in der Industrie enorm beschleunigen könne. Welche? Immer wieder fiel das Stichwort automatisiertes Fahren. Aber auch die Berechnung von Molekularstrukturen, für die herkömmliche Rechner derzeit noch Wochen und Monate brauchen, sollen sich per Quantencomputer in wenigen Sekunden anstellen lassen. Oder die Modellierung einer Brennstoffzelle, kurzum: Rechenoperationen, deren mögliche Lösungen exponentiell ansteigen, seien das Metier des Quantencomputers.
Grob vereinfacht besteht dessen größter Unterschied zu herkömmlichen Rechnern darin, nicht auf Basis der Gesetze der Physik zu operieren, sondern nach dem Prinzip der Quantenmechanik. Gehorcht ein „normaler“ Computer den Bits, die nur die Werte 1 oder 0 annehmen können, können die Qubits für eine gewisse Zeit in einem Zustand des Übergangs verharren, und erst dann einen der beiden Werte annehmen. Diese kurzen Perioden sind zwar nur rund hundert Mikrosekunden lang, aber doch ausreichend, um damit aberwitzig viele Rechenoperationen auszuführen. Dies basiert wie die Quantenmechanik zum Teil auf Wahrscheinlichkeiten, wodurch sich bestimmte Probleme der Informatik deutlich effizienter lösen lassen.
Regierungen und große Forschungsorganisationen investieren seit rund drei Jahren weltweit im großen Stil in diese Technik, die als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts gilt. Vor allem in Verbindung mit künstlicher Intelligenz sind ganz neue Anwendungsfelder möglich. Deutschland und Europa mussten bisher zuschauen, wie die USA in diesem Bereich voranschritten. Dort präsentierte schon vor zwei Jahren der Konzern Google den Superchip Sycamore mit 54 Qubits – und IBM war „not amused“.
In den USA betreibt IBM mittlerweile zwischen 30 und 40 Quantencomputer. Der in Ehningen ist der erste auf europäischem Boden. Wie weit China bei dieser Technologie ist, lässt sich aus der Ferne kaum sagen.
Die deutsche Regierung hat insgesamt zwei Milliarden Euro in die Hand genommen, um die Technologie zu fördern. Martin Jetter als globaler Technologie-Chef der IBM sagte am Dienstag in Ehningen in seiner kurzen Ansprache in Richtung der Bundeskanzlerin: „Als wir vor zwei Jahren zu Ihnen ins Kanzleramt kamen, sind wir sofort auf offene Ohren gestoßen.“ IBM und Fraunhofer bieten nun die technologische Plattform. Unternehmen und Forschungsinstitute können für ihre Anwendungen Rechenzeit buchen. Diese Anwendbarkeit für Externe lobten Politik und Wirtschaft unisono.
Als promovierte Physikerin hatte Kanzlerin Merkel zwar theoretisch einen Wissensvorsprung, doch praktisch musste auch sie noch ein paar Mal nachfragen, was es mit der Technologie auf sich hat. Verstanden hat sie allerdings deren Wichtigkeit für den Standort Deutschland und mahnte zu weiteren Anstrengungen: „Der Rest der Welt schläft gerade in diesem Bereich nicht.“
