Quantum

In den nächsten Jahren werden Quantentechnologien es ermöglichen, Dinge zu tun, die heute einfach nicht möglich sind. Mit Quanten werden wir in der Lage sein, weit unter den Boden oder unter das Meer zu schauen und komplexe Rechenaufgaben auszuführen, wie die Modellierung biomolekularer und chemischer Reaktionen, die die leistungsstärksten Supercomputer derzeit nicht bewältigen können. Quantum wird uns helfen, sensible Informationen sicher an jeden Ort zu senden und Krankheiten schneller und genauer zu diagnostizieren, indem wir in die Zellen schauen. Mit anderen Worten, Quanten wird Probleme lösen, die selbst die schnellsten Computer von heute Hunderte von Tagen, wenn nicht sogar Jahre dauern würden.

In der ersten Quantenrevolution im frühen 20. Jahrhundert lernten Wissenschaftler, die Eigenschaften der Quantenmechanik zu verstehen und anzuwenden – die Wechselwirkungen von Molekülen, Atomen und noch kleineren Teilchen wie Photonen und Elektronen. Dies ermöglichte es ihnen letztlich, Transistoren, Laser und Mikroprozessoren zu erstellen: grundlegende Technologien für Computer, Telekommunikation, Satellitennavigation, Smartphones, moderne medizinische Diagnostik und vieles mehr.

Nun ist die zweite Quantenrevolution im Gange. Forscher können einzelne Teilchen und ihre physikalischen Eigenschaften und Wechselwirkungen erkennen und manipulieren und neue Technologien und Systeme entwickeln, die die Eigenschaften der zugrunde liegenden Quantenmechanik nutzen. Diese Entwicklungen haben zu großen technischen Fortschritten in vielen verschiedenen Bereichen geführt, darunter Quantencomputer, Sensoren, Simulationen, Kryptographie und Telekommunikation. 

Eine ganze Generation neuer Technologien mit dem Potenzial für weitreichende wirtschaftliche und gesellschaftliche Auswirkungen beginnt in den wichtigsten Bereichen der Quantenanwendung zu entstehen: Quantencomputer und Simulation, Quantenkommunikation und Quantenerfassung und Metrologie. Einige sind bereits in der Entwicklung, während viele andere in den kommenden Jahren entwickelt werden. Das Potenzial von Quanten ist riesig, und alle großen Weltregionen investieren stark in diesen hochstrategischen Bereich. Die EU- Strategie für die digitale Dekade zielt daher darauf ab, dass Europa bis 2025 seinen ersten Supercomputer mit Quantenbeschleunigung hat, der den Weg ebnet, bis 2030 an der Spitze der Quantenkapazitäten zu stehen. Das Europäische Chipgesetz enthält auch Maßnahmen zur Förderung der kostengünstigen, großvolumigen Herstellung von Quantenchips in der EU, damit sie eine ganze Reihe innovativer Quantengeräte betreiben können.

Am 5. Dezember 2023 veröffentlichte der spanische Ratsvorsitz eine Erklärung, die die EU-Mitgliedstaaten unterzeichnen, um darauf hinzuweisen, dass sie die strategische Bedeutung der Quantentechnologien für die wissenschaftliche und industrielle Wettbewerbsfähigkeit der EU anerkennen und sich verpflichten, bei der Entwicklung eines quantentechnologischen Ökosystems von Weltklasse in ganz Europa zusammenzuarbeiten, mit dem ultimativen Ziel, Europa zum „Quantental“ der Welt, zur weltweit führenden Region für Quantenexzellenz und Innovation, zu machen.

Das Flaggschiff der Quantentechnologien

Europa hat eine lange Tradition in der Quantenforschung. Es ist jetzt entscheidend, eine solide industrielle Basis zu entwickeln, die auf dieser Tradition aufbaut. Ohne koordinierte Forschungs- und Finanzierungsbemühungen auf europäischer Ebene würde Europa Gefahr laufen, hinter seine globalen Wettbewerber zu fallen.

Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, wurde 2018 das Flaggschiff Quantum Technologies ins Leben gerufen. Es handelt sich um eine groß angelegte, langfristige Forschungsinitiative mit einem Budget von 1 Mrd. EUR, die von der EU finanziert wird und Forschungseinrichtungen, Industrie und öffentliche Geldgeber zusammenbringt und die europäische wissenschaftliche Führungsrolle und Exzellenz in diesem Bereich festigt und ausbaut.

Quantencomputer

Im Rahmen des Gemeinsamen Unternehmens „Europäisches Hochleistungsrechnen“ (Gemeinsames Unternehmen EuroHPC) plant die Kommission nun den Bau von Quantencomputern auf dem neuesten Stand der Technik. Diese Computer werden als Beschleuniger fungieren, die mit den Supercomputern des Gemeinsamen Unternehmens verbunden sind und „hybride“ Maschinen bilden, die das Beste aus Quanten- und klassischen Computertechnologien kombinieren.

Im Oktober 2022 kündigte das Gemeinsame Unternehmen EuroHPC die Auswahl von sechs Standorten in der gesamten EU an, um die ersten europäischen Quantencomputer zu hosten, die in EuroHPC-Supercomputer integriert werden. Diese neu erworbenen Quantencomputer werden auf rein modernster europäischer Technologie basieren und an Standorten in Tschechien, Deutschland, Spanien, Frankreich, Italien und Polen angesiedelt sein. Die Investition beläuft sich auf 100 Mio. EUR, wobei 50 % aus der EU und zu 50 % aus 17 teilnehmenden EuroHPC-Ländern stammen.

Dies wird der erste Schritt in Richtung des Aufbaus einer europäischen Quantencomputerinfrastruktur sein, die europäischen Nutzern aus Wissenschaft und Industrie über die Cloud auf nichtkommerzieller Basis zugänglich sein wird. Diese Infrastruktur soll die Schaffung neuer Erkenntnisse und Lösungen für globale gesellschaftliche Herausforderungen beschleunigen. Dank seiner enormen Rechenkapazität wird es komplexe Simulations- und Optimierungsprobleme angehen, insbesondere in der Materialentwicklung, der Wirkstoffforschung, der Wettervorhersage, dem Transport und anderen realen Problemen, die für Industrie und Gesellschaft von großer Bedeutung sind. 

Europäische Quantenkommunikationsinfrastruktur (EuroQCI)

Seit Juni 2019 haben alle 27 EU-Mitgliedstaaten die EuroQCI -Erklärung unterzeichnet, in der vereinbart wird, mit der Kommission und mit Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation an der Entwicklung einer Quantenkommunikationsinfrastruktur für die gesamte EU (EuroQCI) zu arbeiten. 

Erfahren Sie mehr über EuroQCI

Quantenerfassung

In mehreren Bereichen sind Quantensensoren bereits in der Lage, im Vergleich zu ihren klassischen Äquivalenten eine deutlich verbesserte Leistung und Genauigkeit zu bieten. Die Kommission investiert in europaweite Quantenerfassungsinfrastrukturen, die diese Sensoren miteinander verbinden und ihr Potenzial nutzen werden, einschließlich eines Netzes von Quantengravimetern, die sowohl fest als auch auf beweglichen Trägern wie Drohnen oder Schiffen montiert sind, die unterirdische und Unterwasserressourcen und vulkanische Aktivitäten überwachen, Erdbeobachtungsaufgaben ausführen und vieles mehr. Dieses Netz wird an eine geplante europäische Weltraumgravimetrie-Infrastruktur angeschlossen, die es ermöglicht, mit Hilfe weltraumgestützter Technologien noch präzisere Messungen durchzuführen.