Bis Quantencomputer großflächig zum Einsatz kommen, wird es zwar noch viele Jahre dauern, doch schon jetzt gibt es zahlreiche technische Anwendungen der Quantenphysik, die unseren Alltag bestimmen: Ohne das Verständnis der Quantenmechanik wäre die Entwicklung von Transistoren oder Lasern nicht denkbar gewesen, die zentral für die Mikroelektronik sind. Diese frühen Entwicklungen, die auf der Kontrolle von Elektronen und Photonen basieren, werden auch als erste Generation von Quantentechnologien bezeichnet.

Die zweite Generation von Quantentechnologien baut auf grundlegenden Phänomenen der Quantenphysik wie der Superposition von Quantenzuständen oder der Quantenverschränkung auf. Diese Phänomene sind zwar seit 100 Jahren bekannt, doch erst in den letzten Jahrzehnten wurde klar, wie sie technisch genutzt werden können. Wo die Entwicklung solcher neuartiger Quantentechnologien steht, war eines der zentralen Themen der diesjährigen Technologiegespräche im Rahmen des Europäischen Forums Alpbach.

Innovation in Echtzeit

Die Wissenschaftsforscherin und Professorin emerita der ETH Zürich Helga Nowotny sprach in ihrer Moderation von einem "ökonomisch-technologischen Paradigmenwechsel" durch diese neuen Quantentechnologien, da sich abzeichne, dass diese in Zukunft sämtliche Bereiche von Wirtschaft und Gesellschaft verändern würden. Man könne dabei "Innovation in Echtzeit beobachten", sagte Nowotny.

Für Rainer Blatt, Leiter des Instituts für Experimentalphysik der Uni Innsbruck, besteht die größte Herausforderung, um neuen Quantentechnologien zum Durchbruch zu verhelfen, nun in der Skalierbarkeit: "Wenn wir in der Zukunft wirklich nutzbare Quantencomputer erreichen wollen, brauchen wir mehr Qubits, mehr Operationen und zuverlässige Operationen." Für ihn ist noch nicht entschieden, welche Plattform sich beim Bau von Quantencomputern durchsetzen wird, "das Rennen ist noch offen".

Goldgräber gesucht

Für Hansjörg Dittus, Vorstandsmitglied des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), liegt eine entscheidende Herausforderung, um die Entwicklung von Quantentechnologien voranzutreiben, darin, ausreichend Expertinnen und Experten zu finden. In Europa werde in den kommenden Jahren rund zwei Milliarden Euro pro Jahr in die Entwicklung dieser Technologien investiert. "Das bedeutet, dass wir etwa 10.000 bis 15.000 Personen brauchen, die Vollzeit in diesem Feld arbeiten", sagt Dittus. "Momentan haben wir in Europa aber nur ein paar Hundert Leute, die das können."

Da die Ausbildung in diesem Bereich mindestens ein fünfjähriges Studium voraussetzt, müsste man sich jetzt überlegen, wie man ausgebildeten Personen anwerben könnte, nach Europa zu kommen. Dittus zitierte eine Analogie des deutschen Journalisten Thomas Kuhn: Wir befinden uns derzeit, was die Entwicklung neuer Quantentechnologien angeht, in einer Goldrausch-Stimmung. "Aber leider fehlt es uns an Goldgräbern." (trat, 6.9.2021)