Quantencomputer Euro-Q-Exa nimmt Betrieb in Garching auf
In Deutschland hat die Zukunft der Hochleistungsrechner begonnen: Am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching bei München ist der Quantencomputer Euro-Q-Exa offiziell in Betrieb gegangen. Diese wegweisende Technologie soll komplexe Aufgaben lösen, an denen selbst moderne Supercomputer scheitern.
Hybridsystem mit revolutionärem Ansatz
Das Besondere am System in Garching ist die direkte Integration in den bestehenden Supercomputer SuperMUC-NG. Der Quantencomputer fungiert nicht als Ersatz, sondern als spezialisierter Beschleuniger für extrem komplexe Teilaufgaben. Während der klassische Supercomputer die Datenverarbeitung steuert, übernimmt der Quantenrechner spezifische Berechnungen, für die er besonders geeignet ist.
Der Euro-Q-Exa basiert auf supraleitenden Qubits und muss dafür auf minus 273 Grad gekühlt werden. Trotz dieses enormen technischen Aufwands ist der Strombedarf laut LRZ-Sprecherin geringer als der des angeschlossenen Supercomputers.
Internationale Zusammenarbeit mit finnischen Wurzeln
Während die USA und China weltweit führend in der Quantencomputer-Entwicklung sind, stammt die Anlage in Garching aus Finnland. Das Unternehmen IQM, das den Quantencomputer gebaut hat, ist eine finnisch-deutsche Ausgründung der Aalto-Universität. Zur Eröffnung kam daher auch die EU-Vizepräsidentin für Technologie, Henna Virkkunen, aus Finnland.
Das EuroHPC Joint Undertaking unter Virkkunens Zuständigkeit hat den Quantencomputer am Leibniz-Rechenzentrum mitfinanziert und unterstreicht damit die europäische Zusammenarbeit in dieser Schlüsseltechnologie.
Technologische Unterschiede und praktische Anwendungen
Der fundamentale Unterschied zwischen klassischen Supercomputern und Quantenrechnern liegt in der Informationsverarbeitung: Während herkömmliche Systeme Informationen nacheinander als eindeutige Bits (0 oder 1) verarbeiten, nutzen Quantencomputer Qubits, die dank physikalischer Gesetze viele Zustände gleichzeitig einnehmen können. Dadurch können riesige Datenmengen simultan durchsucht werden, um optimale Lösungen fast augenblicklich zu finden.
Die praktischen Anwendungen sind vielfältig:
- Chemie- und Pharmaforschung: Die Hybridanlage kann Moleküle als Quantenobjekte naturgetreuer simulieren als herkömmliche Rechner. Dies ermöglicht ein digitales Reagenzglas für die Wirkstoffsuche, wodurch jahrelange Labortests abgekürzt werden könnten.
- Batterieforschung: Verbesserte Simulationen könnten die Entwicklung effizienterer Energiespeicher beschleunigen.
- Verkehrsoptimierung: Forschungsprojekte in Garching arbeiten an Konzepten für Flugplanmanagement und autonomes Fahren. Hunderte Flugzeuge könnten bei Unwettern optimal umgeleitet werden, und Tausende Routen in Städten wie München könnten in Echtzeit optimiert werden, um Staus komplett zu verhindern.
Verschlüsselung und aktuelle Kapazitäten
Obwohl das Thema Verschlüsselung und Quantentechnik intensiv diskutiert wird, ist die Anlage in Garching für solche Anwendungen nicht ausgelegt. Der Rechner startet mit 54 Qubits und wird bis Jahresende um ein Element mit bis zu 150 Qubits erweitert.
Zum Vergleich: Um einen heute üblichen RSA-2048-Schlüssel (wie beim Online-Banking) zu knacken, würden nach Forscherschätzungen etwa 20 Millionen Qubits benötigt. Für das Bitcoin-Verfahren ECDSA bräuchte ein Quantencomputer mindestens 317 Millionen physische Qubits, um einen privaten Schlüssel innerhalb einer Stunde zu errechnen.
Der Euro-Q-Exa steht vorwiegend Wissenschaftlern zur Verfügung und markiert einen bedeutenden Schritt für die deutsche und europäische Forschung in der Quantentechnologie.
