Wie „quantum-ready“ sind deutsche Unternehmen?

Konzerne wie Google und IBM investieren große Summen in die Entwicklung von Quantencomputern. Doch die Zukunftstechnologie ist nicht nur für Hightech-Giganten interessant.

Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) können teilweise heute schon vom Quantencomputing profitieren. Und auch für sie ist es wichtig, mit den potenziell disruptiven Innovationen auf dem Gebiet Schritt zu halten. Dr. Daniel Zeuch vom Forschungszentrum Jülich untersucht, wie „quantum-ready“ deutsche Unternehmen sind und wie sich die Entwicklung von Strategien für den Einstieg in den Markt unterstützen lässt. In den vergangenen zwei Jahren hat er dafür mit über 100 Unternehmer:innen und Mitarbeiter:innen gesprochen.

Wie kam es zu dieser Studie, Herr Dr. Zeuch?

Das Quantencomputing erhält seit einiger Zeit verstärkt Aufmerksamkeit, unter anderen auch in den Medien. Dies hängt damit zusammen, dass es mittlerweile von einem rein wissenschaftlichen zu einem auch wirtschaftlich interessanten Entwicklungsfeld übergegangen ist. Dies trifft auch auf andere neuartige Quantentechnologien zu.

Wir am Forschungszentrum Jülich arbeiten im Bereich Quantencomputing bereits mit einigen Unternehmen zusammen – das sind allerdings zum überwiegenden Teil Großunternehmen. Deshalb wollten wir in unserer Studie herausfinden, ob nicht auch mehr kleine und mittlere Unternehmen, kurz KMUs, in die Entwicklung von Bauteilen und Algorithmen oder Software mit einbezogen werden können. Neben gemeinsamer Entwicklung ging es auch darum, zu ermitteln, inwieweit die Firmen dieses Thema derzeit überhaupt für sich präsent haben. Einige könnten beispielsweise schon jetzt durch den Verkauf gewisser Hardware-Komponenten vom Quantencomputing profitieren. Wir haben dazu mit 26 Unternehmen Informations- und Beratungsgespräche geführt, zum Großteil telefonisch oder über Video-Telefonate.

Bis Quantentechnologien für wirtschaftliche Zwecke wirklich nützlich werden, wird noch einige Zeit vergehen. Wie aktiv sind kleine und mittlere Unternehmen heute schon im Quantencomputing?

Stark verbesserte Berechnungen auf Quantencomputern, die zweifelsfrei einen wirtschaftlichen Nutzen mit sich bringen, liegen noch in der Ferne. Aber wirtschaftliche Wertschöpfung gibt es schon seit einigen Jahren. Man denke etwa an Technologie-Riesen wie Google oder IBM, die eigens entwickelte Quanten-Rechenkapazitäten vertreiben. Bei der Zielgruppe unserer Studie, den KMUs, sind es dagegen eher Hersteller von klassischen High-Tech-Komponenten, die teilweise bereits im Quantencomputing aktiv sind; also etwa Firmen, die spezielle Stromquellen oder Mikrowellenanalysatoren produzieren und entwickeln.

Was die Anwendung von Quantentechnologien betrifft, so sind viele KMUs heutzutage allerdings noch deutlich zurückhaltender, was mögliche Investitionen anbelangt. Wir haben in unserem Bericht für alle KMUs einen sogenannten Quanten-Score erstellt. Auch daran lässt sich ablesen, dass die Hardware-Zulieferer dem Quantencomputing aktuell noch näherstehen als potenzielle Anwender.

Wie groß sind das Interesse und auch die Hürden, wenn man in dieses Zukunftsfeld einsteigen möchte? Es gibt ja nur wenig Erfahrungswerte, an denen sich Firmen orientieren können.

Auch hier sollte man zwischen Anwendern und Zulieferern unterscheiden. Einige Zulieferer sind, wie gesagt, bereits im Geschäft. Für weitere ist es möglich, schnell einzusteigen. Anders sieht es dagegen bei der Anwendung von Quantencomputern aus. Belastbare Prognosen zur Gewinnung klarer Rechenvorteile liegen noch nicht vor. Dies ist ein Grund, warum potenzielle Anwender noch recht zögerlich sind. Trotzdem besteht auch hier zum Teil ein großes Interesse, sich mit dem Thema auseinanderzusetzen, beispielsweise in Gesprächen mit uns. Die Aussicht, dass Quantencomputer bei gewissen Problemen exponentielle Rechenvorteile liefern können, wurde häufig als gewichtiges Argument aufgefasst. Es ist kein Zufall, dass Technologie-Unternehmen wie Google, IBM oder Amazon Unsummen an Geldern in dieses Gebiet stecken.

Wo soll die Quantentechnologie künftig zum Einsatz kommen?

Im Austausch mit möglichen Anwendern haben wir einige Use-Cases angesprochen. Konkret ging es dabei etwa um das Erkennen von Finanzbetrug, Risikoabschätzungen bei Geldanlagen sowie auch die Datenverarbeitung von Bildern im Bereich des autonomen Fahrens. Durch unsere Recherchen während der Studie wurden wir aber auch auf weitere interessante Anwendungen aufmerksam. Diese liegen etwa auf dem Gebiet der Optimierung, beispielsweise für die Produktionsplanung, die Gate-Zuweisung an Flughäfen oder Verkehrsleitung, und der Chemie, beispielsweise für die effizientere Herstellung von Düngemitteln oder die Entwicklung neuer Materialien. Wobei diese Fälle tendenziell wieder Großunternehmen betreffen und nicht typische KMU.

Wie geht es jetzt nach der Studie weiter mit dem Wissenstransfer?

Interessierte Unternehmen können sich jederzeit gerne bei mir melden. Derzeit arbeite ich am Institut für Quantencomputeranalytik (PGI-12), wo ich eine Transferrolle zwischen dem Forschungszentrum und Industrie, Vereinen, staatlichen Einrichtungen und Gästen des Forschungszentrums einnehme. Das Forschungszentrum verfolgt daneben verschiedene Ansätze, um den Kontakt zur Wirtschaft, inklusive KMUs, im Bereich Quantencomputing zu stärken. Ein Beispiel hierfür ist das landesweite Netzwerk „EIN Quantum NRW“, zu dem sich im letzten Jahr mehr als ein Dutzend Forschungseinrichtungen in NRW zusammengeschlossen haben, um sich gebündelt mit Unternehmen aus der Wirtschaft zu vernetzen. Ein anderes Beispiel ist das geplante Center for Quantum Systems and Engineering, kurz CQSE, in dem das Forschungszentrum gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen Quantentechnologien im Rheinischen Revier voranbringen möchten.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Daniel Zeuch
Peter Grünberg Institut für Quantencomputeranalytik (PGI-12), Forschungszentrum Jülich
Tel.: +49 2461 61-6460
E-Mail: d.zeuch@fz-juelich.de

Originalpublikation:

Wissenstransferstudie: Quantencomputing für KMU
Dr. Daniel Zeuch
Berichte des Forschungszentrums Jülich (2023)
Jül-4439 • ISSN 0944-295
https://juser.fz-juelich.de/record/972035/files/J%C3%BCl_4439.pdf

Weitere Informationen:

https://www.fz-juelich.de/de/aktuelles/news/pressemitteilungen/2023/wie-quantum-… Pressemitteilung des Forschungszentrums Jülich