Quantencomputing gilt als Technologie der Zukunft. «Mit Quantenrechnern können wir mathematische Probleme ungemein viel schneller lösen als bisher», sagt Damir Bogdan, Geschäftsführer von Quantum Basel.
Tatsächlich: Diese neue Art von Computer soll komplexe mathematische Probleme innerhalb von rund 100 Sekunden lösen können. Konventionelle Rechner würden für das Lösen der gleichen Aufgabe rund eine Million Jahre benötigen.
Statt mit Bits rechnet ein Quantencomputer mit sogenannten Quantenbits, auch Qubits genannt. Das quantenmechanische Prinzip der Superposition macht es möglich, dass ein Qubit zwei Zustände auf einmal haben kann – also nicht nur 0 oder 1, sondern auch 0 und 1.
Null, Eins – oder beides gleichzeitig
Während zwei herkömmliche Bits also entweder den Wert 00, 01, 11 oder 10 haben, können zwei Quantenbits alle vier Werte gleichzeitig haben, da sie beide gleichzeitig die Zustände 0 und 1 sein können. Damit steigt die Rechenleistung exponentiell an.
Dank dem Prinzip der Superposition kann ein Quantencomputer bestimmte Berechnungen parallel anstellen. Ein herkömmlicher Computer rechnet dagegen sequenziell, also hintereinander.
Ein Beispiel
Muss ein herkömmlicher Computer den optimalen Weg berechnen, der die Punkte A, B, C und D verbindet, probiert er erst die Strecke von A nach B nach C nach D aus. Danach versucht er die Strecke von A nach C nach D nach B. Danach die Strecke von A nach D nach B und nach C und so weiter. Am Ende vergleicht er die verschiedenen Resultate und wählt das Beste aus.
Ein Quantencomputer dagegen muss diese Berechnungen nicht hintereinander anstellen, sondern kann sie parallel rechnen. Dadurch spart er viel Zeit – und die Zeitersparnis wächst exponentiell mit jedem weiteren Punkt, der dazukommt.
Zum ersten Mal gibt es jetzt in der Schweiz einen kommerziell nutzbaren Quantencomputer-Hub. «Quantum Basel» steht im Kanton Baselland, genauer in Arlesheim auf dem Innovationscampus von Uptown Basel. «Quantencomputing sind Methoden und Technologien, die das, was wir heute machen, völlig in den Schatten stellen», sagt Thomas Staehelin, Hauptinvestor bei Uptown Basel.
Das ist ein Game-Changer für verschiedensten Industrien, zum Beispiel bei der Entwicklung von Medikamenten oder in der Berechnung von Finanzrisiken.
Allerdings steht in Arlesheim selbst kein Quantencomputer. Es ist ein Zugang via Cloud zu hohen Rechenleistungskapazitäten. Am anderen Ende steht das internationale Quantennetzwerk von IBM und der kanadischen IT-Firma, die D-Wave Systems.
Neu ist, dass die enorme Rechenpower damit in der Schweiz auch für den kommerziellen Nutzen offen steht. «Das ist ein Game-Changer für verschiedensten Industrien. Sei es in der Entwicklung von Medikamenten oder in der Berechnung von Finanzrisiken», sagt Damir Bogdan, Geschäftsführer von Quantum Basel.
Mit Quantencomputing könne man in Zukunft zum Beispiel präzisere Diagnosen stellen, Arzneimittel schneller entwickeln, Batterien für Elektrofahrzeuge besser bauen oder Flugrouten optimieren, ist Bogdan überzeugt.
Und welche Unternehmen zeigen denn heute schon Interesse? «Ich möchte noch keine konkreten Firmen nennen, aber ich kann Ihnen versichern, wir stehen mit den namhaften Firmen hier in Basel in Kontakt», so Bogdan. Es ist davon auszugehen, dass gerade in der Nordwestschweiz Pharmagiganten wie Roche, Novartis oder Syngenta Interesse daran haben könnten.
Wir sind an einem Punkt, bei dem es von der Forschung in Richtung Anwendungen und auch Kommerzialisierung geht.
Mit viel Rechenpower neue Medikamente entwickeln, dabei künftig vielleicht sogar auf Tierversuche verzichten zu können? Sind das realistische Pläne oder doch eher Wunschdenken? Philipp Treutlein, Leiter des Physikdepartements an der Universität Basel, sagt: «Wir haben das Gebiet der Quantentechnologie mitgeprägt. Jetzt sind wir an einem Punkt, bei dem es von der Forschung in Richtung Anwendungen und auch Kommerzialisierung geht.»
Dabei sei die Rechenleistung im Baselbiet nicht bloss für grosse Unternehmen interessant, sondern zum Beispiel auch für Spin-off Firmen von Universitäten.
