Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beabsichtigt, „anwendungsorientierte Quanteninformatik“ auf der Grundlage des „Forschungsprogramms Quantensysteme. Spitzentechnologie entwickeln. Zukunft gestalten“ (abrufbar unter www.quantentechnologien.de) zu fördern.

Das Quantencomputing hat das Potenzial, Berechnungen und Simulationen auszuführen, die von klassischen Rechnern aufgrund von Skalierungseffekten auch in Zukunft nicht gelöst werden können. Bei der Simulation von Molekülen, der Optimierung logistischer Systeme und der Klassifizierung mittels Methoden des Maschinellen Lernens sind klassische Computer zwar in der Lage, kleinere Modellsysteme zu lösen, jedoch wächst die Rechenzeit exponentiell mit der Systemgröße, weshalb auch auf lange Sicht reale und damit komplexere Probleme nicht gelöst werden können.

Der exponentielle Vorteil von Quantencomputern ist für einzelne der oben genannten Fragestellungen informationstheoretisch bewiesen. Dafür werden jedoch ideale Quantencomputer mit einer großen Zahl an fehlerfreien, vollständig verschränkbaren Qubits benötigt, welche auch absehbar nicht zur Verfügung stehen. Kurz- und mittelfristig verfügbare „noisy intermediate-scale quantum computer“ (NISQ) müssen allerdings erst zeigen, bei welchen praxisrelevanten Problemen („Use Cases“) sie einen Vorteil liefern können. Um das Potenzial für Wirtschaft und Gesellschaft zu erschließen, bedarf es der Operationalisierung vielfältiger Probleme durch die Anwender1 ebenso wie der Realisierung der entsprechenden Quantenalgorithmen und -software. Im Sinne eines ganzheitlichen Ökosystems sollen insbe­sondere Anwender verschiedener Disziplinen eingebunden werden, um somit den größtmöglichen Nutzen aus dem Quantencomputing zu ziehen.

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