Quantensprünge aus Hamburg

„Das auf sechs Jahre angelegt Projekt wird mit rund 10 Millionen Euro von Hamburg und 7 Millionen Euro aus EFRE-Mitteln (Europäische Fonds für regionale Entwicklung) gefördert. Ziel ist es, Quantencomputing-Technologien interdisziplinär zu entwickeln und ihren effizienten Einsatz in Wirtschaft und Industrie voranzubringen.Dazu wird das Know-how der Universität Hamburg im Bereich der Quantencomputerkonzepte auf Basis frei programmierbarer Atomfallen mit den ingenieurwissenschaftlichen Stärken der Technischen Universität Hamburg kombiniert. Der ganzheitliche Ansatz umfasst elf miteinander verbundene Forschungsprojekte. Ziel ist die Entwicklung von Hard- und Software für Quantencomputer, die Ausbildung neuer Fach- und Führungskräfte sowie die Vernetzung der vielfältigen Akteure am Standort. Dazu kommen Trainingsmodule zur Gründung von Startups und Öffentlichkeitsarbeit  zur Vermittlung der gesellschaftlichen Relevanz von Quantencomputing.

Mit einem Projektvolumen von rund 29 Millionen Euro, vor allem gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, entsteht mit Rymax One ein Quantencomputer auf Basis von Neutralatomen. In einer Vakuumkammer werden einzelne Atome mit Laserstrahlen festgehalten und in sogenannte Rydberg-Zustände versetzt, wodurch sie besonders stark miteinander verknüpft werden können. Diese Atome dienen als Qubits, die Grundeinheiten des Quantencomputers, deren Verschränkung die enorme Rechenleistung ermöglicht. Das Rymax-Konsortium besteht aus elf Projektpartnern unter Federführung des Zentrums für Optische Quantentechnologien (ZOQ) an der Universität Hamburg. Otto und HHLA sind als assoziierte Partner beteiligt. Der innerhalb von fünf Jahren (bis 30.11.2026) fertigzustellende Demonstrator zielt auf Optimierungsprobleme, wie Logistikabläufe, Lieferketten oder Prozessoptimierung.

In dem 4-jährigen Projekt (Laufzeit bis Ende 2026) wird der Einsatz von Supercomputern (High-Performance-Computing, HPC) mit Elementen des Quantencomputings kombiniert und die Ergebnisse analysiert. Zudem bindet der hybride Ansatz ‚kausale Inferenz‘ ein. Dieses moderne Forschungsfeld ist sowohl in Statistik als auch Maschinellem Lernen angesiedelt und beschäftigt sich mit der datengetriebenen Analyse von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen. Werden also beispielsweise abweichende Daten eines Fluges registriert, soll QCoKaIn nicht nur die Anomalie dokumentieren, sondern relevante Ursachen herausfiltern. Idealerweise als Echtzeitanalyse, um sofort Lösungsvorschläge zu berechnen. Das Projekt QCoKaIn wird im Rahmen der DLR Quantum Computing Initiative (QCI) mit Praxispartnern wie Airbus durchgeführt.

Im Projekt QSH identifiziert, formalisiert und untersucht das Fraunhofer CML die Optimierungsprobleme aus dem operativen und strategischen Betrieb, die sich für den Einsatz von Quantencomputing besonders eignen. Etwa das „Maritime Inventory Routing Problem“, bei dem Quantencomputer einen Logistikplan berechnen sollen, der Schiffsplanung, Routenoptimierung und Bestandsmanagement optimal aufeinander abstimmt. Im Rahmen von QSH werden dazu klassische, hybride (Kombination aus klassischen und Quantenlösungen) sowie Quanten-Algorithmen entwickelt und prototypisch umgesetzt. Zudem ermöglichen eigens entwickelte Demonstratoren einen niedrigschwelligen Zugang zu Quantencomputing sowie einen Einblick in den aktuellen Forschungstand der Technologie und der verfügbaren Hardware. QSH wird durch das Hamburger Maßnahmenpaket zur Stärkung des Quantencomputing-Ökosystems mit 2 Millionen Euro gefördert.