Kanzlerin im Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Die Quantentechnologie ist ein vergleichsweise junges Teilgebiet der Physik, in dem bestimmte Effekte und Mechanismen auftreten, die in keinem anderen Feld der Physik zu finden sind. Bei der Entwicklung dieses Zukunftsfeldes zählt Deutschland zu den Vorreitern. Davon konnte sich die Bundeskanzlerin beim Besuch des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik überzeugen.
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Bundeskanzlerin Angela Merkel beim Besuch im Max-Planck-Institut für Quantenoptik.
Foto: Bundesregierung/Bergmann
Ohne Forschung und Arbeit mit Quantencomputern könne Deutschland seinen wirtschaftlichen Erfolg nicht aufrecht erhalten, sagte Bundeskanzlerin Angela Merkel in Garching beim Besuch des dortigen Max-Planck-Instituts für Quantenoptik. „Unser Wohlstand hängt von nichts anderem ab, als dass wir Weltmarktführer in der Grundlagenforschung und ihrer Anwendung in den neuen Bereichen sind“, so die Kanzlerin am Mittwoch.
Vernetzung von Forschung, Lehre und Start-ups
Die Bundeskanzlerin besuchte gemeinsam mit dem bayerischen Ministerpräsidenten Markus Söder das Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) am Forschungscampus Garching bei München. Das Institut ist einer der Hoffnungsträger bei der Entwicklung von zukünftigen Quantentechnologien und spielt auch in dem im März 2021 an den Start gegangenen Munich Quantum Valley eine zentrale Rolle. Ein Ziel dieser Initiative ist der Bau von Quantencomputern auf verschiedenen Plattformen. „Wir sind ganz sicherlich im Zeitalter der Digitalisierung, der Quantentechnologien und der vollkommenen Transformation unseres Wirtschaftens mehr denn je darauf angewiesen, dass wir bei den Weltmarktführern dabei sind“, betonte die Bundeskanzlerin
Merkel zeigte sich sehr beeindruckt von der Arbeit der Wissenschaftler. Für Deutschland sei es wichtig, die Forschung in Start-up-Landschaften in die Zusammenarbeit mit Universitäten und Forschungseinrichtungen einzubetten. "Das war in der Vergangenheit manchmal eine Schwäche Deutschlands, und hier wird genau aus dieser Schwäche gelernt."
Im Munich Quantum Valley haben sich die fünf Forschungseinrichtungen – vertreten durch das Max-Planck-Institut für Quantenoptik und das Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, die Fraunhofer-Gesellschaft, die Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und Technische Universität (TU) München und die Bayerische Akademie der Wissenschaften – zu einem Verbund zusammengeschlossen. Sie wollen ein in Europa einzigartiges Zentrum für Quantenwissenschaften und Quantentechnologien aufbauen.
Führung durch die Labore
In einem ersten Labor erhielt Bundeskanzlerin Merkel einen Einblick in die Funktion eines Quantensimulators. Dies ist eine spezielle Form des Quantencomputers, der auf tausenden von einzelnen Atomen basiert. Der Aufbau ist eines der weltweit führenden Systeme, in denen die bislang komplexesten Quantenrechnungen zu materialwissenschaftlichen Fragen durchgeführt werden konnten.
In einem zweiten Labor wurde der Kanzlerin ein Quantenknotenpunkt mit Speichereigenschaften vorgestellt. Dies ist eine zentrale Ressource für die Quantenkommunikation und Schnittstelle für zukünftige Quantennetzwerke. Langfristiges Ziel der Forschung ist die Schaffung eines Quanteninternets, in dem Daten abhörsicher übertragen und Quantenprozessoren zu einem größeren Quantencomputer vernetzt werden können.
Quanten eröffnen neue Dimensionen
Die Quantentechnologie gilt als „Game Changer“, die schon in einigen Jahren neues Wissen und neue Möglichkeiten in vielen Lebensbereichen wie beispielsweise Logistik, Verkehr, Energie, Chemie oder Medizin schaffen kann. Die Entwicklung und Nutzung dieser Technologie ist daher eines der ambitioniertesten technologischen Ziele der heutigen Wissenschaft.
Garching, 15. September 2021: Quantentechnologien können Wirtschaft und Gesellschaft in Zukunft stark verändern. Die Kanzlerin informiert sich über die neuen Möglichkeiten der Zukunftstechnologie im Max-Planck-Institut für Quantenoptik.
Die ersten Erläuterungen der komplizierten Technik erfolgt durch den Experimentalphysiker und Leiter des Munich Quantum Valley, Rainer Blatt.
An einem Quantensimulator erläutert Johannes Zeiher die Funktionsweise eines Quantencomputers. In der Physik versteht man unter einem „Quant“ den kleinstmöglichen Wert einer physikalischen Größe.
Der kleinstmögliche Wert der physikalische Größe ist dabei ein geladenes Atom, also ein Ion, oder eine bestimmte Menge von Elektronen in einem Kreisstrom. Die Quanten des Quantencomputers werden Quanten-Bits, kurz Qubits genannt – im Unterschied zu den Bits von Digitalrechnern.
Anders als Bits können sich Qubits untereinander nach speziellen Gesetzmäßigkeiten der Quantenmechanik verbinden und damit einen wesentlich komplexeren Gesamtzustand annehmen. Man spricht von einer „Verschränkung“ der Qubits.
Diese einzigartige Eigenschaft erlaubt, dass Speicherinhalte gleichzeitig mehrere Werte in Überlagerung enthalten können. Diese Zukunftstechnologie könnte für viele Bereiche eine Lösung sein: in der Medizin, der Simulation, der Energiewirtschaft und der Optimierung. Immer da, wo viele Bedingungen in einem komplexen und wechselseitigen Zusammenspiel berechnet werden müssen.
Die Kanzlerin zeigt sich beeindruckt von den Möglichkeiten der Technologie. Die Bundesregierung unterstützt die Entwicklung der Quantentechnologie aus dem Konjunktur- und Zukunftspaket.
Sie ist aber auch einer der komplexesten Bereiche der Physik: Forscher arbeiten an unterschiedlichen Technologien, die auf Quanten basieren. Sie könnten von der Medizin bis zur Materialforschung die Wissenschaft revolutionieren. Am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Wechselwirkung von Licht und Materie.
Das Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) gehört zu den insgesamt 84 Instituten der Max-Planck-Gesellschaft und zählt zu den weltweit führenden Forschungsinstituten auf dem Gebiet der Quantenoptik. Das MPQ beschäftigt rund 350 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern aus 40 Nationen.
Rahmenprogramm Quantentechnologien
Um die Entwicklung der Quantentechnologien in Deutschland strategisch voranzutreiben, bündelt die Bundesregierung unter der Federführung des Bundesforschungsministeriums (BMBF) ihre Kräfte. Das Rahmenprogramm „Quantentechnologien – von den Grundlagen zum Markt“ definiert Ausgangslage sowie Ziele und erläutert die konkreten Maßnahmen bis 2022.
Hierfür stellt die Bundesregierung in der aktuellen Legislaturperiode 650 Millionen Euro für die Erforschung der Quantentechnologien bereit. Im Zuge der strategischen Initiative zum Quantencomputing wurde zudem Anfang 2020 bekannt gegeben, dass zusätzliche 300 Millionen Euro in diese Technologie fließen sollen.
Schließlich kommen aus dem Mitte 2020 beschlossenen Konjunktur- und Zukunftspaket der Bundesregierung zusätzliche zwei Milliarden Euro hinzu, wovon rund 1,1 Milliarden Euro auf BMBF-Förderungen in diesem Bereich fallen.