MQV K6

Munich Quantum Valley

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

Titel des Gesamtprojektes:

Projektstart: 1. Oktober 2021
Akronym: MQV
Mittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (StMWK) (seit 2018)

Abstract

Die Quanteninformationsverarbeitung (QIP) und allgemein der Einsatz von Quantentechnologien (QT) für Kommunikation, Sensorik, Metrologie und Berechnungen hat sich im letzten Jahrzehnt zu einer Schlüsseltechnologie für den Fortschritt in Wissenschaft und Technik entwickelt. Die Fähigkeit, Quantenzustände zu erzeugen und zu manipulieren und bei Bedarf Überlagerungen und Verschränkungen zu erzeugen, hat zur Entwicklung von Mess- und Rechenverfahren geführt, die weit über die klassischen Werkzeuge hinauszugehen versprechen. In den letzten zwei Jahrzehnten wurde die Physik der Quanteninformation (QI) in Labors entwickelt und es wurden Wege zu Quantengeräten mit unübertroffenen Eigenschaften aufgezeigt [ARU19]. Insbesondere hat sich gezeigt, dass das Quantencomputing (QC) eine noch nie dagewesene Rechenleistung für die Lösung einiger schwieriger Probleme verspricht, vor allem wenn Quanteneigenschaften beteiligt sind, wie zum Beispiel bei chemischen Berechnungen und bei Quantensimulationen von Vielkörperproblemen, wie sie in den Materialwissenschaften häufig vorkommen. Darüber hinaus verbessern Quantenverfahren die Optimierungsroutinen und können zur effizienten Lösung einiger schwieriger mathematischer Probleme, wie z. B. dem Faktorisieren, verwendet werden.

In den letzten zehn Jahren haben Laborversuche mit Quantencomputern ihre einzigartigen Rechenfähigkeiten unter Beweis gestellt und den Anstoß gegeben, solche Geräte für einen breiteren Einsatz in industriellen Anwendungen verfügbar zu machen. IBM hat Quantencomputer über einen Cloud-Zugang verfügbar gemacht und eine große Zahl von Nutzern und Kunden angezogen, die sich mit der neuen Technologie vertraut machen wollen. Google hat das demonstriert, was sie als "Quantenüberlegenheit" bezeichnet haben, d. h. es zeigt einen großen Geschwindigkeitszuwachs im Vergleich zu klassischer Rechenleistung. Der bisher demonstrierte Algorithmus (Zufallsschaltungen) ist zwar für praktische Zwecke unbrauchbar, aber er hat deutlich gezeigt, welcher Quantenvorteil erzielt werden kann. Dieses Rechenpotenzial führte zur Gründung hunderter Start-ups, sowohl hardware- als auch softwareorientiert, auf der Suche nach der Realisierung skalierbarer Quantengeräte und -algorithmen. Die meisten dieser neu gegründeten Unternehmen wurden in den USA, Kanada, Australien, einigen Ländern des Vereinigten Königreichs, den Niederlanden und anderen europäischen Ländern gegründet, aber nur sehr wenige in Deutschland, obwohl ein Großteil der Grundlagen und viele der nachgewiesenen Quantenfunktionen in Europa gewonnen wurden. Im Bewusstsein der potenziellen Vorteile von QC und der allgemeinen Verwendung von QT und den dazugehörigen Geräten bilden sich derzeit mehrere Initiativen, um QC und QT in Deutschland und insbesondere in Bayern zu etablieren. Die Kompetenz in QC und QT wird fortschrittliche Technologien ermöglichen und die führende Rolle der deutschen und bayerischen Industrie für die nächsten Jahrzehnte sichern.

Die Initiative MQV - Munich Quantum Valley will das fundierte Quantenwissen der Forschungsinstitute und Universitäten in Bayern mit den Expertentechnologien der Unternehmen und der Industrie verbinden, um die QC-Technologie und ganz allgemein das Know-how in der QT zu entwickeln und bereitzustellen. Es wird erwartet, dass im Zuge der geplanten Arbeiten neue Start-up-Unternehmen gegründet werden, die das Technologieumfeld verbessern und Bayern für Forschung und Entwicklung zunehmend attraktiver machen. Darüber hinaus zielt die Initiative darauf ab, eine neue Generation von Ingenieuren mit einem Hintergrund in der Quantentechnologie und von Quantenphysikern mit soliden technischen Kenntnissen auszubilden, um die Grundlage für neue Quantenanwendungen und Quantengeräte als Ressource für die Gestaltung der Zukunft zu schaffen.

Publikationen

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