Hightech Agenda: Roadmap für Quantentechnologien

„Die Roadmap zum Quantencomputing ist insgesamt schlüssig strukturiert und im deutschen Quanten-Ökosystem umsetzbar. Sie führt die Quantum Computing Competition [1] konsequent weiter und setzt mit der Fehlerkorrektur den richtigen inhaltlichen Schwerpunkt.“

„Die formulierten Ziele sind ambitioniert, aber erreichbar – vorausgesetzt, die Mittel werden konsequent auf die Schlüsselakteure und die führenden Ökosysteme im Quantencomputing gebündelt.“

„Besonders überzeugend ist, dass die Roadmap drei zentrale Hebel miteinander verzahnt: Erstens wird die Hardware-Entwicklung verstärkt durch Start-ups getragen und damit aus einem überwiegend akademischen Umfeld in eine industrielle Wertschöpfung überführt. Zweitens schafft der Aufbau von Pilotlinien die erforderliche technologische Infrastruktur entlang der Lieferkette. Drittens schließt die öffentliche Beschaffung erster Systeme die Lücke zur Kommerzialisierung, indem sie den Startups frühzeitig verlässliche Abnehmer verschafft – noch bevor sich tragfähige private Märkte für Quantenanwendungen etabliert haben.“

„Hinzu kommt, dass mit der Quantum Computing Competition bereits tragfähige Ökosysteme entstanden sind. Ihr wettbewerblicher Charakter stellt sicher, dass die leistungsfähigsten Konsortien die weitere Umsetzung übernehmen und Mittel dort konzentriert werden, wo sie die größte Wirkung entfalten. Die Roadmap ist damit nicht nur inhaltlich konsistent, sondern knüpft auch institutionell unmittelbar an bestehende, erprobte Strukturen an.“

„Was in der Roadmap bislang zu wenig adressiert wird, ist die gezielte Förderung der Grundlagenforschung beziehungsweise die Entwicklung von Schlüsseltechnologien der nächsten Generation. Dazu zählen zum Beispiel neuartige Qubit-Plattformen mit höherer intrinsischer Kohärenz, skalierbare Kontrollelektronik und fortgeschrittene Materialien. Außerdem zählen Architekturen zur Vernetzung mehrerer Quantenprozessoren oder neue Verfahren der Fehlerkorrektur dazu, die über die heute verfolgten Ansätze hinausgehen.“

„Nur wenn Deutschland in diesen Feldern eigene Stärken aufbaut, lässt sich der internationale Rückstand nicht nur aufholen, sondern in einzelnen Bereichen auch überholen. Eine ergänzende Förderlinie für solche ‚Next-Generation‘-Technologien – komplementär zur Skalierung der bestehenden Plattformen – wäre daher ein wichtiger strategischer Baustein, um die langfristige technologische Souveränität und Wettbewerbsfähigkeit des deutschen Quanten-Ökosystems zu sichern.“

„Die in der Roadmap angegebenen Zeithorizonte sind ambitioniert, bei konsequenter Fokussierung jedoch realistisch. Das Erreichen erster logischer Qubits und die Ausführung erster Algorithmen auf logischen Qubits liegen technologisch in Reichweite, sofern Hardware- und Softwareentwicklung, Fehlerkorrektur und Systemintegration eng verzahnt vorangetrieben werden. International gibt es zu diesen Zielen ohnehin keine Alternative: Sie müssen mit Nachdruck verfolgt werden, um im Wettbewerb dauerhaft bestehen zu können.“

„Die gemeinsame Einbindung von Industrie und Forschungseinrichtungen ist sehr sinnvoll. Denn Forschungseinrichtungen verfügen über eine breite, langjährig aufgebaute Expertise. Auf diese können die Industrie und vor allem die Start-ups unmittelbar aufbauen. Damit dies in der Praxis trägt, müssen der Technologietransfer jedoch deutlich verbessert und bestehende Barrieren konsequent abgebaut werden – etwa durch die gemeinsame Nutzung von Infrastruktur.“

„Die Roadmap wurde in engem Austausch mit der Wissenschaft entwickelt. Sie baut dabei auf den Ergebnissen der bestehenden Forschungskonsortien auf. Zum Beispiel auf dem Verbund zur Quantenschlüsselverteilung mit Cube-Sat (QUBE), der Initiative QuNET oder dem Projekt Quantenrepeater.NET (QR.N). Und sie entwickelt diese konsequent weiter. Durch die vorangegangene Abstimmung erscheint die Roadmap mit den Möglichkeiten des deutschen Ökosystems umsetzbar.“

„Die angegebenen Zeithorizonte sind teilweise sehr ambitioniert, aber aufgrund der umfangreichen Vorarbeiten in der deutschen Forschungslandschaft durchaus erreichbar. Voraussetzung ist, dass die beteiligten Forschungsgruppen ihre Arbeiten auf die genannten Themen fokussieren und die zur Verfügung gestellten Mittel dabei effizient und zielorientiert eingesetzt werden. Dafür setzt die Roadmap den erforderlichen Rahmen.“

„Die Vergabe der Forschungsmittel in einem wettbewerblichen Verfahren soll sicherstellen, dass die begrenzten Mittel möglichst effizient genutzt werden. Grundsätzlich ist dies ein sinnvoller Ansatz. Inwiefern er Erfolg versprechend ist, hängt jedoch von der genauen Ausgestaltung des Verfahrens ab. Diese wird erst zu einem späteren Zeitpunkt bekannt gemacht.“

„Wichtig ist, dass dabei keine künstliche Konkurrenz zwischen Industrie, angewandter Forschung und Grundlagenforschung geschaffen wird. Aktuell besteht im Bereich der Quantenkommunikation aufgrund der Komplexität der erforderlichen Aufbauten eine enge Zusammenarbeit und ein intensiver Austausch zwischen Forschungsgruppen, ersten Start-ups sowie anderen industriellen Akteuren. Um einen Transfer in die Anwendung zu ermöglichen, wird es erforderlich sein, diesen Austausch weiter zu vertiefen und die unterschiedliche Expertise der jeweiligen Gruppen zielführend zu kombinieren.“

„Die Roadmap setzt sehr ambitiöse Ziele. Sowohl für Quantencomputer als auch für Quantenkommunikation. Dies sind sicher die großen Ziele, nach denen man streben sollte. Dazu zählt zum Beispiel, einen wirtschaftlich relevanten Quantenvorteil (Quantencomputer lösen eine praktische Aufgabe schneller, präziser oder kostengünstiger als klassische Supercomputer; Anm. d. Red.) mit Quantencomputern zu demonstrieren oder einen Quantenrepeater (Technologie, die für Quantenkommunikation über lange Strecken erforderlich ist; Anm. d. Red.) zu bauen.“

„Man muss sich allerdings bewusst sein, dass es noch viele offene Forschungsfragen auf dem Weg dorthin gibt. Daher ist für mich gerade die Einbindung von Forschungsgruppen essenziell. Wichtig ist auch die Realisierung, dass so eine Roadmap nicht starr sein kann und sicherlich auf dem Weg angepasst werden muss.“

„Dies ist sehr schwierig einzuschätzen, da es in der Tat noch viele offene Fragen gibt. Einen Quantenvorteil bis 2032 halte ich für sehr optimistisch. Aber es braucht natürlich eine gute Portion Optimismus für so eine Roadmap. Die Demonstration eines Quantenrepeaters, der praktisch die Quantenkommunikationsdistanz erhöht, halte ich für unwahrscheinlich.“

„Ich denke, dass die Ziele so groß sind, dass sie nicht von einzelnen Institutionen oder Forschungsgruppen erreicht werden können. Daher sind Kollaborationen zwischen Forschungseinrichtungen und Industrie sehr sinnvoll. Diese produktiv zu gestalten, kann schwierig sein. Denn die Anreize sind sehr unterschiedlich für die Partner. Hier würde ich sagen, dass das BMFTR eine ganz besondere Verantwortung trägt, die Programme so zu gestalten, dass eine echte Zusammenarbeit gelingt.“

„Im Prinzip halte ich das für eine gute Idee. Wichtig ist allerdings, den Prozess fair zu gestalten. Die Industrie hat ganz andere Anreize und ist auch eher gewillt, zu optimistische Dinge zu versprechen. Forschungsgruppen sind da eher etwas konservativer mit ihren Versprechungen. Daher kann ein Vergleich der Anträge von so unterschiedlichen Gruppen schwierig sein. Hier trägt das BMFTR wieder eine besondere Verantwortung.“

„Bei der Roadmap zu Quantenkommunikation scheinen sich die Ziele nur auf die sichere Kommunikation über große Distanzen zu beschränken. Ein zukünftiges Quantennetzwerk ermöglicht allerdings neben der Kommunikation noch viele weitere Anwendungen. So sind zum Beispiel Quantensensornetzwerke sehr interessant. Gleiches gilt für Cloud-Quantencomputing.“

„Auch bei der Skalierung von Quantencomputern ist ein modularer Ansatz, der Quantennetzwerke nutzt, sehr vielversprechend. Mein Vorschlag wäre also, die Quantenkommunikation-Roadmap zu einer Quantennetzwerk-Roadmap zu erweitern.“

„Die Roadmap könnte erst der Anfang einer Diskussion sein. Sie enthält schlüssige Elemente. Aber sie denkt immer noch Hard- und Software eher getrennt. Ein Plan zur Software und ein Plan zur Integration statt zum innerdeutschen Wettbewerb müssen noch entwickelt werden.“

„Die Zeithorizonte sind auch global sehr ambitioniert. Deutschland will sehr klar eine globale Führungsrolle. Die Ambition stimmt: Wir vom Forschungszentrum Jülich haben uns selbst bereits für dieses Programm beworben – und hoffen, damit in Schlagdistanz zur Weltspitze zu kommen. Wichtig ist, dass die Unterstützung durch die Bundesregierung auch auf der Verwaltungsseite eine forschungsadäquate Flexibilität hat.“

„In der deutschen Landschaft sind Öffentlich-Private Partnerschaften (ÖPPs) zwingend notwendig für den Erfolg. Hier sollte aber das Spektrum der Möglichkeiten beachtet werden. Neben Start-ups sollten auch etablierte Unternehmen und Joint Ventures eine Rolle spielen.“

„Wir wünschen uns, bei der Weiterentwicklung der Roadmap mit der nötigen fachlichen Tiefe angehört zu werden. Wir sind nicht die Schiedsrichter über mögliche Interessenkonflikte, aber jetzt sollte da nun doch die Stunde der Wissenschaft schlagen.“

„Die Roadmap zu Quantencomputing ist grundsätzlich zu begrüßen und greift viele sinnvolle Ziele auf. Diese sind ambitioniert, aber nicht vollkommen unrealistisch. Ich halte ein solches Verfolgen von konkreten und ehrgeizigen Zielen mit dem Mut, vielleicht nicht alle zu erreichen, für sinnvoller, als sich nur Ziele zu setzen, die man definitiv erreichen wird. Für die Zeitschiene ist letztlich nicht das Einhalten der Roadmap entscheidend, sondern der Fortschritt relativ zum Wettbewerb konkurrierender Wirtschaftssysteme.“

„Bezüglich eines fehlerkorrigierten Quantencomputers möchte ich Folgendes anmerken: Die Zielsetzung ‚Rechenoperationen mit logischen Qubits ausgeführt‘ bis zum Jahr 2030 bedeutet noch nicht, dass schon tatsächlich nützliche Berechnungen möglich sind. Es werden also immer noch ‚Spielzeug‘-Quantencomputer sein. Diese sind sinnvoll, um sich mit der Technologie vertraut machen zu können, stellen aber nicht das langfristige Ziel dar.“

„In vielen Bereichen ist diese Zusammenarbeit sehr sinnvoll, wenn nicht sogar unumgänglich. Sie kann sehr gut funktionieren, wenn die Interessenlagen zueinanderpassen. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen eine Zusammenarbeit nur auf dem Papier stattfindet. In solchen Fällen würde ich mir mehr Durchgriff von kompetenten Protagonisten des übergeordneten Ziels wünschen.“

„Im Prinzip halte ich Wettbewerb für förderlich. Oft liefert dieser eine bessere Entscheidungsbasis als etwa Top-down-Koordination. Dies gilt auch für den Wettbewerb zwischen verschiedenen Organisationsformen und Anreizsystemen. Jedoch muss man aufpassen, sich nicht im zu kleinteiligen Wettbewerb zu defokussieren. Wie die Balance hier im Bereich Quantenrepeater (Technologie, die für Quantenkommunikation über lange Strecken erforderlich ist; Anm. d. Red.) gelingt, kann ich nicht beurteilen.“

„Quantencomputing wird sein größtes Potenzial voraussichtlich erst mit weit über heutige Systeme hinausgehender Hochskalierung erreichen. Mir fehlt bei den Meilensteinen das Element, darauf hinzuarbeiten und Aktivitäten gezielt darauf auszurichten. Dieser Aspekt muss auch in die Bewertung der verschiedenen Plattformen einfließen (gemeint sind die verschiedenen Ansätze, auf denen Quantencomputer basieren können; Anm. d. Red.).“

„Es ist zunächst sinnvoll, die Systementwicklung auf die momentan am weitesten entwickelten Hardwareplattformen zu fokussieren, wie es in der Roadmap geschieht (das sind supraleitende Qubits, Ionenfallen und neutrale Atome; Anm. d. Red.). Es ist jedoch nicht sicher, dass diese auch den langfristig erfolgreichsten Ansatz enthalten. Deshalb sollten auch Ansätze in der Gesamtstrategie nicht vernachlässigt werden, die eine realistische Perspektive bieten und längerfristig überholen könnten.“