Warum ist die Quantentechnologie Ihrer Meinung nach wichtig für die Schweiz?
Andreas Fuhrer Janett: Die Quantentechnologie wurde durch enorme Fortschritte in der Material- und (Nano)-technologie vorangetrieben. Das ermöglicht uns heute, die Quanteneigenschaften von Materialien und Bauelementen mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu kontrollieren. Der hohe Grad an technologischer Innovation, der eine extrem saubere, präzise und zuverlässige Herstellung von Komponenten erfordert, und die voraussichtlich revolutionären Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen der Kommunikation, dem Finanzwesen, der Chemie und bei Prozessoptimierungen machen die Quantentechnologie zu einem sehr attraktiven aufstrebenden Markt für Schweizer Unternehmen, die ihre Kernkompetenzen stärken wollen – von Start-ups über etablierte KMU bis hin zu grossen globalen Unternehmen.
Welche Basistechnologien gibt es?
Normalerweise unterscheiden wir zwischen Quantensensorik, Quantenkommunikation und Quantencomputing. Alle drei Technologien nutzen die Eigenschaften der Quantenmechanik (wie z. B. Verschränkung, Interferenz, Überlagerung, Manipulation (squeezing) von Quantenzuständen), um den Betrieb eines Geräts über die Grenzen der klassischen Technologien hinaus zu verbessern.
Beispiele in der Quantensensorik sind der Gravitationswellendetektor LIGO oder Atomuhren. Es gibt jedoch auch mögliche Anwendungen für Quantensensoren in der Automobilindustrie, z. B. für die Strom- und Lichtmessung oder für die Fernerkundung durch Satelliten.
Eine typische Anwendung in der Quantenkommunikation setzt verschränkte Photonenpaare ein, um Informationen auf sichere Weise zu übertragen. Im Vergleich zu klassischen Verschlüsselungsmethoden kann man beweisen, dass man unter gewissen Randbedingungen hier intrinsisch durch die Gesetze der Physik vor Abhörung geschützt ist.
Quantencomputer sind in gewisser Weise die ultimative Anwendung der Quantentechnologie, da sie ermöglichen, Probleme anzugehen, die mit klassischer Computerhardware niemals lösbar sein werden. Quantencomputer erfordern eine exquisite Kontrolle über alle Freiheitsgrade eines grossen Quantensystems mit vielen so genannten Qubits – die dem Quantencomputer zugrundeliegenden Informationsträger.
An unserem Quantum Infotag vom 28. Februar (in englischer Sprache) erfahren Sie mehr zum Thema. Hier geht es zu Programm und Anmeldung
Alle drei Arten von Technologien werden bereits kommerziell durch Staaten und Firmen weltweit eingesetzt und das Interesse wächst rasant. IBM konzentriert sich auf Quantencomputing, bietet seinen Kunden den Zugang zu Utility-Scale-Systemen mit mehr als 100 Qubits an, und bewegt sich auf seiner Roadmap mit grossen Schritten in Richtung Quantum Advantage. Diese Utility-Scale-Systeme werden heute schon wissenschaftlich eingesetzt um Probleme zu lösen die nicht mit klassischen Standardsimulationen exakt gelöst werden können, sondern den Einsatz spezifischer Approximationstechniken erfordert.
Wie kann die Industrie in diesem Bereich profitieren?
Die Schweiz ist mit der exzellenten Quantenforschung an den hiesigen Universitäten sehr gut aufgestellt. Ich sehe aber auch für Unternehmen viele Möglichkeiten, sich an vorderster Front zu positionieren, wenn es darum geht, die Quantentechnologie für ihre Produkte oder als Zulieferer zu nutzen. Dies kann entweder bedeuten, dass spezifische Anwendungsfälle für das eigene Unternehmen analysiert und entwickelt werden. Oder dass in diesem aufstrebenden Markt die Schweizer Kernkompetenzen in der Lieferkette von hochpräzisen Instrumenten, Spitzenmaterialien und anderen innovativen Produkten eingesetzt werden. In einigen Fällen reicht es aus, ein bestehendes Produkt für den Einsatz unter anderen Bedingungen zu modifizieren, in anderen Fällen ist ein Team erforderlich, das mit Experten zusammenarbeitet, um wichtige künftige Anwendungen zu identifizieren.
Wo können Interessierte mehr Informationen erhalten?
Mit Swissmem planen wir am 28. Februar 2024 einen Quantum Infotag für strategische Führungskräfte der Schweizer Tech-Industrie, z.B. die CTOs der Fertigungstechnik. Neben einer Basiseinführung in die Prinzipien dieser Technologien wird anhand von Beispielen der aktuelle Stand der Technik dargestellt. Es werden sowohl Beispiele für das Potenzial von Quantenanwendungen wie auch für die Erwartungen an eine Quantenlieferkette vorgestellt. Ich freue mich auf einen interessanten Tag...