In unserer Serie „Rekordverdächtig“ stellen wir Orte in der Region Stuttgart vor, die auf besondere Weise herausragend sind. Heute: Im Rechenzentrum der IBM in Ehningen steht der erste kommerziell nutzbare Quantencomputer Europas. Ein Ort der Extreme – in vielerlei Hinsicht.
IBM-Allee in Ehningen. Dieser Ort, der aufgrund der Malaise des Gebäudeeigentümers Ozean Group jüngst wieder durch die Medien ging und an dem die IBM seit 2009 ihren Deutschlandsitz hat. Momentan wartet die komplette Belegschaft im Böblinger Labor auf den Umzug in den neu gebauten Tech-Campus, der direkt neben dem Altbau am Fertigwerden ist. Doch auf dem Gelände steht noch ein weiterer Trakt, gut versteckt hinter den leeren sternförmigen Bürogebäuden. Dieser befindet sich tatsächlich im Eigentum des Computerkonzerns und blieb von dem Gebäude-Hickhack drumherum verschont. Mit gutem Grund: In dem Rechenzentrum befindet sich der erste kommerziell nutzbare Quantencomputer Europas.
Somit darf dieser Ort am Rande der 9500-Einwohner-Gemeinde als schlauester Ort der Region Stuttgart gelten, wenn nicht gar des ganzen Landes. Und als kältester: Der Quantenchip muss mit flüssigem Helium permanent um 13 bis 14 Mikrokelvin unterhalb des absoluten Temperatur-Tiefpunkts von -273 Grad Celsius gehalten werden, um überhaupt zu funktionieren. Sprich: Dort drin ist es kälter als im Weltall.
Nur wenigen Besuchern war es bisher vergönnt, dieser Wundermaschine nahe kommen zu dürfen. Unter ihnen waren neben Ministerpräsident Winfried Kretschmann 2021 auch der einstige CDU-Kanzlerkandidat Armin Laschet. So faszinierend die Technologie im Inneren des schwarzen Monolithen ist – so unspektakulär ist eine Besichtigung von außen. Hinter Sicherheitsglas steht ein Glaskasten von der Größe eines Kleintransporters. Darin hängt ein glatt poliertes, schwarzes Etwas von oben herab, etwa 1,20 Meter hoch und einen halben Meter im Durchmesser. Beleuchtet nur vom schummrigen Licht der Lounge auf der anderen Seite des Sicherheitsglases. Als Winfried Kretschmann dort stand und eine Weile in den dunklen Raum geblickt hatte, fragte er schlicht: „Was ist das?“
Wie der Landesvater werden sich die allermeisten Menschen fragen, was denn eigentlich das Besondere an dem Computer ist und wie er überhaupt funktioniert? Einer, der darauf Antworten geben kann, ist Wolfgang Maier. Bis 2023 war er Direktor Hardware Development des IBM Labors in Böblingen, mittlerweile ist er im Ruhestand. Zur Einweihung des Quantencomputers erklärte er die Maschine in einfachen Worten. Um die Unterschiede zu traditionellen Computern zu erläutern, müsse man sich zunächst deren Funktionsweise vor Augen führen, sagte er.
„Die bisherige Computertechnologie basiert auf Bits als kleinster Informationseinheit. Diese können nur zwei Zustände annehmen: ‚An’ und ‚Aus’ oder in Programmiersprache gesprochen ‚Eins’ und ‚Null’.“ Jegliche Programmierung beziehe sich auf logische Aufgaben: Man müsse dem Computer immer konkret sagen, was er tun soll. Maier: „Ein Mikroprozessor kann dies zwar mittlerweile sehr schnell. Doch die Technologie stößt bei gewissen Berechnungen an ihre Grenzen.“ So etwa beim sogenannten Travelling-Salesman-Problem.
Damit gemeint ist die simpel wirkende Aufgabe, die optimale Route eines Handelsvertreters auszurechnen, der an einem Tag 15 Orte abfahren will und das auf der kürzesten Strecke. Maier: „Tatsächlich gibt es hierbei schnell Milliarden von Möglichkeiten.“ Genauso bei der Berechnung von optimalen Oberflächen, dem Wetter oder riesigen Datenmengen im Bereich der Künstlichen Intelligenz. Zwar steckt die Technologie noch in den Kinderschuhen, sagen viele Experten. Doch bei extrem komplexen Berechnungen kann ein Quantencomputer seinen technologischen Vorsprung ausspielen und in Sekundenschnelle Ergebnisse liefern, wo traditionelle Rechner Wochen brauchen. Nur, wie?
Sein Geheimnis liegt in dem Chip selbst, der kaum größer ist als ein Daumennagel. Er besteht aus sogenannten Qubits, womit Quantenbits gemeint sind, die aus geladenen Atomen bestehen. Diese werden per Mikrowellenstrahlung angesteuert und wieder ausgelesen. Der Clou: Diese allerkleinsten Recheneinheiten können nicht nur ‚Eins’ oder ‚Null’ als Zustand annehmen, sondern beide Zustände gleichzeitig oder sogar potenziell unendlich viele Zustände dazwischen. Maier: „Es ist, wie wenn man eine Münze in die Luft wirft: Für einen winzigen Moment zeigt sie weder Kopf noch Zahl.“ Den Physikern ist es gelungen, die Qubits durch hochkomplexe Software-Algorithmen anzusteuern und sich so ihre Eigenschaften zunutze zu machen.
„Streng genommen sind dies eher Messungen als Berechnungen“, sagt Michael Kieß, Pressesprecher des IBM-Forschungsbereichs in Böblingen. „Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Quantenoperationen schnell vonstattengehen, vor allem, wenn mehrere Qubits miteinander verschränkt werden“, sagt Kieß. Zwar können derzeit nur wenige Qubit-Zustände gemessen werden, doch die Technologie hat das Potenzial, bisherige Superrechner um Welten zu übertreffen in puncto Geschwindigkeit. Sie könnten dabei helfen, Durchbrüche in verschiedensten Bereichen zu erzielen – nicht zuletzt in der Medizin.
Ein Potenzial, das man im Inneren des unscheinbaren Gebäudes hinter dem IBM-Altbau nicht vermutet.
Höher, größer, schneller – in unserer Serie „Rekordverdächtig“ stellen wir Orte in der Region Stuttgart vor, die auf besondere Weise herausragend sind.
