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Wo steht Deutschland beim Quantencomputer?

29. November 2021, 15:00 Uhr | Iris Stroh

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Eine Pionierleistung

Von der Tatsache mal ganz abgesehen, dass kommerziell nutzbare Quantencomputer noch weit in der Zukunft liegen, sind mit Q-Exa zwei wichtige Neuerungen verbunden. Zum einen, dass der Gatter-basierte Quantencomputer in ein Rechenzentrum integriert wird, zum anderen soll er im Dauerbetrieb verfügbar gemacht werden. Goetz: »Wir sind überzeugt, dass Quantencomputer in Rechenzentren ihre Heimat finden werden.« Deshalb stelle dieses Forschungsprojekt nicht nur einen Meilenstein für Deutschland und Europa dar, sondern sei Pionierarbeit, auch aus einem weltweiten Blickwinkel betrachtet: »Die reine Anzahl der Qubits ist gar nicht das Wichtigste, sondern wie sie genutzt werden können.« Und hier stelle die Integration des Quantencomputers in ein Rechenzentrum und das Ganze dann im Dauerbetrieb verfügbar zu machen den viel entscheidenderen Schritt dar.

Auch Prof. Dr. Dieter Kranzlmüller, Vorsitzender des LRZ, ist überzeugt, dass mithilfe der Kombination eines der leistungsstärksten Supercomputer mit dem Potenzial der Quantencomputer »der nächste Sprung für Höchstleistungsrechner eingeleitet wird. Quantencomputer stehen für eine Rechenleistung, die seiner Aussage nach um den Faktor 40 über der des derzeitigen Höchstleistungsrechners am LRZ, dem SuperMUC-NG, steht. Aus seiner Sicht geht es aber nicht nur um FLOPS in beliebiger Höhe, sondern dass mit der Kombination von Bits und Bytes und Qubits für die Forschung vollkommen neue Möglichkeiten eröffnet werden. Wobei es nicht nur um Hardware geht; Q-Exa soll auch genutzt werden, um fundamentale Fragen rund um die entsprechende Software zu klären. »Wissenschaftler brauchen Programmiermodelle, Software Stacks, Zugangsmechanismen und Unterstützung, um ihre wissenschaftlichen Fragen für Super- oder Quantencomputer zu optimieren. Q-Exa ist perfekt aufgestellt, um diese Probleme zu adressieren.«

Damit spricht er Dr. Martin Brudermüller, Vorsitzender des Vorstandes von BASF, aus dem Herzen. Quantencomputer sind aus seiner Sicht für die chemische Industrie entscheidend, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Brudermüller erklärt weiter: »Es dürfen nicht nur Investitionen in die Grundlagenforschung stattfinden, sondern auch der Aufbau einer Quantencomputer-Infrastruktur und die Entwicklung von Anwendungen müssen vorangetrieben werden. Und Anwender brauchen einen einfachen Zugang.« 

Das BMBF schreibt: »Der Demonstrator wird Nutzern einen frühen und vollständigen Zugang zu quantenbeschleunigten HPC-Umgebungen mit großem Potenzial für wissenschaftliche und industrielle Anwendungsfälle bieten.« Wie dieser Ansatz weltweit von den HPC-Zentren beurteilt wird, beschreibt eine IDC-Studie, die Atos und IQM in Auftrag gegeben haben. 110 HPC-Zentren weltweit wurden befragt. Folgende Erkenntnisse sind der Studie zu entnehmen:

54 Prozent aller HPC-Zentren nennen eine zunehmende internationale Zusammenarbeit als höchste Priorität für die nächsten zwei Jahre. An zweiter Stelle folgt, der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein. Heute experimentieren nur 27 Prozent der HPC-Zentren weltweit mit Quantencomputern. Bis 2023 wollen bereits 76 Prozent der HPC-Zentren die Technologie nutzen – die meisten mit einer Infrastruktur vor Ort (On Premise).

Für 63,3 Prozent der HPC-Zentren in der EMEA-Region hat die Ausweitung der internationalen Zusammenarbeit oberste Priorität. In den Regionen Asien/Pazifik und Nordamerika ist es dagegen die Priorität 1, der Konkurrenz voraus zu sein. Betrachtet man die Ergebnisse nach Art der Befragten, sowohl die Top 500 HPC-Zentren als auch HPC-Zentren in akademischen und Forschungseinrichtungen, so betonten 58 Prozent der Top 500 HPC-Zentren weltweit, dass sie ihren Mitbewerbern voraus sein müssen. Zu den drei größten Problemen, denen sich die HPC-Zentren derzeit stellen müssen, gehören der zeitlich zu hohe Aufwand, um zu Ergebnissen zu kommen, Nachhaltigkeit und Energieaufwand und  hohe Investitionskosten.

22 Prozent aller HPC-Zentren sind überzeugt, dass Memory-driven Computing in den nächsten fünf Jahren die wichtigste Technik für HPC-Zentren sein wird, um ihre Rechenleistung deutlich zu erhöhen. 17 Prozent sind überzeugt, dass es FPGAs sind, 14 Prozent wiederum glauben, dass es Quantencomputer sind.

HPC-Zentren, die auf Quantencomputer als Beschleunigungstechnik setzen, wollen damit vor allem langfristig Wettbewerbsvorteile erreichen.
Udo Littke, Leiter von Atos Central Europe, dazu: »Die Ergebnisse zeigen, dass Quantencomputing in Europa eine größere Rolle spielt als im Rest der Welt. Europa verfügt über ein einzigartiges Ökosystem für Quantencomputer, das ein starkes Wachstum aufweist.«

Die aktuelle Ausgabe 47/48-2021 der Markt&Technik können Sie hier lesen.

 


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