Neue Computertechnologie

Die Computertechnologie scheint langsam aber sicher an ihre Grenzen zu stoßen. Die Prozessoren sind zwar so schnell wie noch nie und auch die Speicherkapazitäten sind ausreichend. Doch mehr geht nicht. Oder doch?

Technikexperten arbeiten derzeit an neuen Computern. Dazu gehören auch die sogenannten Quantencomputer. Diese Technologie basiert nicht auf physikalischen Mechanismen wie bei digitalen Rechnern, sondern macht sich quantenmechanische Effekte zunutze. Die digitalen Rechner arbeiten mit Bits. Sie kennen dabei nur zwei Zustände, nämlich 0 und 1. Bei der Quantentechnologie nutzt man hingegen sogenannte Qubits. Diese können mithilfe von Atomen, Photonen oder supraleitenden Schaltkreisen realisiert werden. Ziel dieser Technologie ist es, Probleme zu lösen, zu deren Bewältigung herkömmliche Rechner nicht imstande sind.

Erste Quantentechnologie

Schon jetzt arbeitet die Firma IBM mit den ersten Quantencomputern. Seit 2016 bietet das Unternehmen auch einen freien Zugang zu insgesamt drei Quantenrechnern an. Bis zur Kommerzialisierung dieser neuen Computergeneration wird es aber noch eine Weile dauern. Die Technologie ist scheinbar noch nicht genug ausgereift.

An einer Kombination der digitalen Technologie und der Quantenmechanik arbeitet man derzeit bereits an der Universität Wien. Dort entwickelt man zurzeit eine Einwegsoftware. Diese Software zerstört sich nach einmaliger Anwendung von selbst. Dabei setzt man Photonen zur Verarbeitung von Daten ein. Die quantenmechanischen Gesetze sorgen dafür, dass sich dieses Programm nach einmaliger Anwendung selbst zerstört. Die Daten können somit nicht mehr rekonstruiert werden. Bei einem konventionellen Computer können keine Daten gelöscht, sondern lediglich überschrieben werden. Erst, wenn alle Daten durch andere ersetzt worden sind, sind die alten Datensätze endgültig gelöscht.

Die Forscher der Universität führen die klassische Computertechnologie in einem Hybridansatz mit quantenmechanischen Techniken zusammen. Diese neue Software ist vor allem für den IT-Sektor interessant, um damit die Sicherheit zu erhöhen. Nach der Verwendung können die Daten von niemandem mehr eingesehen oder gehackt werden.

Quantentechnologie in der Industrie

Auch für die Industrie dürfte die neue Quantentechnologie interessant werden. Das gilt nicht nur für die Hard-, sondern auch für die Software. Vor allem bei der Datenverschlüsselung, präzisen Atomuhren und Messmethoden dürfte die innovative Technologie in Zukunft verstärkt zum Einsatz kommen. Die Entwicklung dieser neuen Technologie wird auch von der Europäischen Union gefördert. Bis zum Jahr 2020 stellt man dafür eine Milliarde Euro Budget zur Verfügung.

Um die wissenschaftliche Forschung zu intensivieren, werden auch Universitäten aufgerüstet. So soll demnächst an der Leibniz Universität in Hannover ein Institut für Quantentechnologie ins Leben gerufen werden. Auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) richtet am Standort Ulm ein Labor für Quantentechnik ein. Die dort entwickelte Quantentechnologie soll natürlich in erster Linie für die Raumfahrt genutzt werden. Für dieses Projekt stehen jährlich 11 Millionen Euro zur Verfügung. Finanziert wird das Vorhaben vom Bund und vom Land Baden-Württemberg, wobei den Großteil der Kosten, rund 90 Prozent, der Bund übernimmt.

Das Quanten-Flaggschiff

Die EU investiert großzügig in die Entwicklung der Quantentechnik. Vorgesehen ist eine Förderung von einer Milliarde Euro über zehn Jahre. 5.000 Forscher arbeiten hier an insgesamt zwanzig Projekten. Ein Projekt sieht dabei die Entwicklung eines ersten Supercomputers vor. Er soll über 100 Qubits verfügen und bis zum Jahr 2021 fertiggestellt sein. Derzeit arbeitet man jedoch noch an der Lösung grundlegender Probleme. So sind für die Herstellung eines Quantencomputers neue Rechenoperationen notwendig. Hier sind vor allem Mathematiker gefragt. Weitere Probleme sind die physikalisch-technische Umsetzung, die Gewährleistung der Stabilität von Qubits sowie die derzeit noch relativ hohe Fehlerrate.

Als Standort für den neuen Supercomputer hat man Jülich gewählt. An der Entwicklung des Geräts werden Forscher aus Spanien, Deutschland, der Schweiz, Schweden und Finnland beteiligt sein. Mit dieser Initiative will die EU vor allem an den US-amerikanischen Vorsprung und den Fortschritt Chinas in der Quantentechnologie anschließen.