Quantentechnologien – Das war die Debatte

Quantentechnologien sind in aller Munde und haben in den letzten Jahren stark an Aufmerksamkeit gewonnen. Doch was steckt eigentlich hinter dieser Technologie und macht sie so besonders? Die Debatte hat sich mit unterschiedlichsten Quantentechnologien beschäftigt und mit Expert*innen über deren Potenziale und Risiken gesprochen. 

Einen ersten Überblick liefert der Artikel „Quantentechnologien – What’s the hype?“: Er thematisiert, was Quantentechnologien so einzigartig macht. Es sind die Eigenschaften der Quanten, welche den Gesetzen der Alltagsphysik widersprechen. Aufgrund der Superposition können Quanten gleichzeitig mehrere Zustände annehmen, was zentral für heutige Entwicklungen der Quantentechnologien ist.

Quantentechnologien gibt es aber schon viel länger. Einige Technologien, die wir in unserem Alltag verwenden, beruhen auf Quanteneffekten. In unserem Listicle findet sich eine Aufzählung bisheriger Quantentechnologien, die auch als erste Generation bezeichnet werden. Heutzutage sind es vor allem Quantentechnologien der zweiten Generation, die an Aufmerksamkeit erlangen. Eine Zusammenfassung möglicher Anwendungsbereiche findet sich  ist in unserem zweiten Listicle. Sie unterscheiden sich dadurch, dass Quanteneffekte aktiv manipuliert werden, um bestimmte Prozesse zu optimieren.

In Quantencomputern findet eine solche Manipulation der Quanten statt, um bessere Rechenleistungen durch Superposition zu erreichen. Daher, so Prof. Dr. Christian Ospelkaus, „erlauben uns Quantencomputer Probleme zu attackieren, die bis jetzt auf klassischen Computern unlösbar sind.“ In unserem Interview erklärt er ausführlich wie Quantencomputer funktionieren. Dabei bezieht er sich vor allem auf den an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig vorhandenen Quantencomputer, welcher auch in unserem Video zu sehen ist. Zudem werden die Potenziale des Quantencomputers sowie dessen Anwendungsbereiche thematisiert. 

Quantencomputer bieten aber nicht nur Vorteile, sondern können auch eine Gefahr darstellen, beispielsweise für die Kryptographie. Durch die hohe Rechenleistung der Quantencomputer könnten bisher sicher abgespeicherte Daten und Passwörter entschlüsselt werden. Gleichzeitig beschäftigt sich die Forschung mit Quantentechnologien, die quantensicher sind und auch im Zeitalter der Quantencomputer sichere Verschlüsselungssysteme anbieten. Mehr dazu im Artikel “Verschlüsselt kommunizieren”.

Auch den Bereich der Sensorik könnten Quantentechnologien stark verändern. Laut Prof. Dr. Friedemann Reinhard hat Quantensensorik das Potenzial, die Welt besser zu machen – beispielsweise ergeben sich durch die deutlich kleinere Größe der Quantensensorik ganz neue Anwendungsmöglichkeiten in bildgebenden Verfahren oder in der Biosensorik. Im Interview mit Die Debatte erklärt Prof. Dr. Friedemann Reinhard den aktuellen Stand der Entwicklung und noch bestehende Hürden in der Forschung. 

Gerade befinden wir uns noch am Anfang der Entwicklung neuer Quantentechnologien. Wie auch die ersten Quantentechnologien, wie Laser und Atomuhren, die Forschung stark voran brachten, wird sich heutzutage auch viel von der Forschung zu den neuen Quantentechnologien erhofft. Beispielsweise soll dadurch die Entwicklung des autonomen  Fahrens beschleunigt werden und  präzisere Prognosen zu Ereignissen des Klimawandels möglich sein. „Wir wollen quantifizieren, was die Auswirkungen des Klimawandels sind und wie sich Grundwasser und Meeresspiegel verändern, um eines Tages mögliche Folgen vorhersagen zu können.“, sagt Prof. Dr. Simon Stellmer zu den Anwendungen von Quantentechnologien. Mehr zu der Bedeutung von Quantentechnologien für die Forschung in unserem Artikel. 

Aufgrund der zahlreichen Anwendungsbereiche von Quantentechnologien und den Potenzialen für die Zukunft, wird viel investiert. Die EU investiert beispielsweise eine Milliarde Euro in die Förderprogramme zu Quantentechnologien, um sich gegenüber Ländern wie China und USA die Technik-Souveränität zu sichern. Prof. Dr. Tomasso Calarco betont in unserem Interview wie wichtig eine Wertschöpfung in Europa sei und warnt vor der Gefahr, dass durch den Wettlauf weniger Nationen, der globale Süden abgehängt wird. 

Trotz zahlreicher Investitionsprogramme mangelt es momentan an qualifizierten Fachkräften – sowohl in der Entwicklung und Engineering der Quantentechnologie als auch in der Vermittlung und Quantumeducation. Expert*innen wollen dies ändern und berichten in unserem Artikel „Fachkräfte dringend gesucht“ von ihren Förderprojekten, die mehr Expertise und Interesse für Quantentechnologien schaffen sollen. 

Es steht außer Frage, dass uns Quantentechnologien zukünftig weiter beschäftigen werden. Nicht nur ihre Potenziale, sondern auch die Risiken müssen dabei in Betracht gezogen werden. Was bedeutet es für unsere Gesellschaft wenn sich die neuen Quantentechnologien etablieren? Im Artikel zur Technikfolgenabschätzung haben wir uns damit beschäftigt und verschiedene Meinung von Experten betrachtet, ob und wie eine Regulation aussehen könnte. 

Fest steht, die Forschung läuft aufgrund der hohen Investitionen schnell voran. Die Implementierung von neuen Quantentechnologien ist nicht erst in ferner Zukunft. Deshalb ist es umso wichtiger sich über Quantentechnologien zu informieren und aus unterschiedlichen Perspektiven zu betrachten. Doch wie viel weiß die Gesellschaft über die Potentiale und Anwendungsbereiche? Wir haben bei Passant*innen in Berlin nachgefragt.