Munich Quantum Valley

Quantencomputing hat das Potenzial in vielen Industriebereichen zu bahnbrechenden Veränderungen zu führen. Da Quantencomputer Daten effizienter verarbeiten als herkömmliche Computer, können sie mit komplizierten Datensätzen arbeiten und in Zukunft auch bisher unlösbare Rechenaufgaben durchführen. Allerdings steht das Quantencomputing aktuell noch ganz am Anfang und es ist viel grundlegende Forschung notwendig, damit die Technologie zuverlässig eingesetzt werden kann.

Um die zahlreichen Herausforderungen zu lösen, wurde Anfang Januar 2021 in München die Initiative »Munich Quantum Valley« (MQV) vorgestellt. Gemeinsam mit der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, der Ludwig-Maximilians-Universität München, der Max-Planck-Gesellschaft und der Technischen Universität München forscht die Fraunhofer-Gesellschaft daran, die Entwicklung der Quantentechnologie und -wissenschaft in Bayern voranzutreiben. 

Das Projekt basiert auf drei Säulen:

• Errichtung eines Zentrums für Quantencomputing und Quantentechnologie
• Errichtung eines Quantentechnologieparks
• Entwicklung spezieller Aktivitäten in den Bereichen Lehre, Unternehmertum und Öffentlichkeitsarbeit

Über einen Zeitraum von fünf Jahren wird das Munich Quantum Valley seit Oktober 2021 durch den Freistaat Bayern gefördert, mit dem Ziel ein wirtschaftliches und technisches Umfeld für die industrielle und weit verbreitete Nutzung von Quantencomputern und Quantentechnologien zu schaffen.

Dafür haben sich die Mitglieder der MQV-Initiative zu Konsortien zusammengeschlossen, um die Quantencomputer-Infrastruktur auf Basis von drei unterschiedlichen Hardware-Plattformen zu realisieren.

Das Fraunhofer IKS bringt dabei sein Know-how rund um die verlässliche Anwendung fortschrittlicher Technologien in sicherheitskritischen Systemen in das Munich Quantum Valley ein. So stellen die Forscherinnen und Forscher sicher, dass die entwickelten Werkzeuge und Methoden in realen industriellen Anwendungen mit definierten und bekannten Sicherheits-, Robustheits- und Zuverlässigkeitseigenschaften angewendet werden können.

Dafür arbeitet das Fraunhofer IKS innerhalb des Konsortiums an drei unterschiedlichen Themen:

• Robuste Anwendungssoftware:
  Berechnungen auf einem Quantencomputer liefern kein deterministisches Ergebnis. Daher ist es notwendig, die Robustheit und Stabilität von Quantencomputing-gestützten Algorithmen zu evaluieren und zu verifizieren. Ebenso müssen zusätzliche Unsicherheiten, die zum Beispiel durch Hardware-Fehler auftreten, durch Fehlerkorrekturverfahren behoben werden. Denn nur so können Quantencomputing-gestützte Lösungen zuverlässig im industriellen Kontext eingesetzt werden.
• Genauere Simulation von quantenmechanischen Systemen mit Hilfe von Quantencomputern: 
  Simulation von quantenmechanischen Systemen ist in vielen industriellen Fragestellungen wie in der Pharmazie oder in der Materialforschung essenziell, beispielsweise bei der Entwicklung neuer Medikamente oder von Batterien für die E-Mobilität. Für klassische Computer sind solche Simulationsaufgaben sehr schwierig und die Ergebnisse entsprechend unzuverlässig. Quantencomputer hingegen sind ideal zur Lösung dieser Aufgaben geeignet. Somit könnte der insbesondere in der Medikamentenentwicklung sehr langwierige und ungenaue Entwicklungsprozess erheblich schneller und zuverlässiger gestaltet werden.
• Robustes Quantencomputing-gestütztes Maschinelles Lernen:
  Maschinelles Lernen mit Unterstützung durch einen Quantencomputer wird wahrscheinlich zu den ersten praktischen Einsatzgebieten von Quantencomputern gehören. Wie auch ihre klassischen Pendants müssen diese Quantencomputer-gestützten Algorithmen zuverlässig sein, um in sicherheitskritischen Anwendungen wie dem medizinischen Sektor eingesetzt werden zu können.

Das Projekt wird durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) gefördert.