Der Einsatz von Quantencomputern könnte in Zukunft einen wesentlichen Beitrag leisten, globale Entwicklungen zu mehr Nachhaltigkeit zu fördern. Dies zeigt ein Whitepaper mit Beiträgen des HPCQS-Konsortiums, das unter anderem auf der Weltklimakonferenz in Dubai vorgestellt wurde.

Quantencomputer haben einerseits das Potenzial, bestimmte Probleme deutlich energieeffizienter zu lösen, als es mit klassischen Computern möglich ist. Auf der anderen Seite versprechen sie neue Erkenntnisse bei zahlreichen Problemen, die als Schlüssel zu einer globalen nachhaltigen Entwicklung gelten. Denn auch wenn sie keine Arbeit im physikalischen Sinne leistet, benötigen Informationstechnologien schon heute jede Menge Energie, wie aus einer vielzitierten Studie von Huawei hervorgeht.

Zu den großen Verbrauchern gehören insbesondere große Daten- und Rechenzentren. Doch nicht nur Cloud-Dienste im Internet, auch Supercomputer in der Forschung und Industrie verschlingen sehr viel Energie: Frontier, der derzeit schnellste Superrechner der Welt, verbraucht mit täglich über 500 Megawattstunden genau so viel Strom wie 17.000 Haushalte.

Quantencomputer bieten demgegenüber nicht nur das Potenzial, Aufgaben deutlich schneller zu lösen, als es mit klassischen Computern möglich ist. Es deutet auch sehr vieles darauf hin, dass sie dafür wesentlich weniger Energie benötigen. Um diesen Vorteil auszuschöpfen, arbeitet das Jülich Supercomputing Centre daran, Quantencomputer in seine Rechenumgebung zu integrieren.

In vielfältigen Initiativen und Projekten werden dazu Quantenrechner mit den auf Effizienz getrimmten Superrechnern zu hybriden Systemen gekoppelt, auf die Nutzerinnen und Nutzer teilweise schon heute zugreifen können, wie Prof. Kristel Michielsen illustriert. Die Physikerin koordiniert das HPCQS-Projekt und steht zudem der Jülicher Quantencomputer-Infrastruktur JUNIQ vor.

Dass Quantencomputer insbesondere auch für Anwendungsfälle geeignet sind, die global Nachhaltigkeit fördern, hatten Teilnehmer des "Blaise Pascal [re]generative quantum challenge" im Rahmen eines Hackathons im Herbst 2023 demonstriert und dabei folgende Anwendungsbereiche identifiziert:

- Nachhaltige Landwirtschaft 
- Medikamentenentwicklung
- Intelligente Städte
- Intelligente Netze und erschwingliche/saubere Energie
- Nachhaltiger Verkehr, Industrie und Kreislaufwirtschaft
- Umwelt, Klima und biologische Vielfalt

HPCQS – High-Performance Computer and Quantum Simulator hybrid 

HPCQS ist ein Pilotprojekt zur Entwicklung, Einrichtung und Koordinierung einer Cloud-basierten paneuropäischen hybriden HPC-Quantum-Infrastruktur. Es wird unterstützt durch das EuroHPC JU (European High-Performance Computing Joint Undertaking) und sechs europäische Länder: Deutschland, Frankreich, Irland, Italien, Österreich und Spanien.

Das Projekt wird vom Jülich Supercomputing Centre (JSC) koordiniert und zielt darauf ab, zwei 100-Qubits-Quantensimulatoren des französischen Start-Ups PASQAL in die Höchstleistungsrechner-Infrastrukturen des JSC sowie des südlich von Paris gelegenen französischen Supercomputing-Zentrums CEA/TGCC einzubinden. Die Inbetriebnahme ist noch für das Jahr 2024 geplant.