Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg

Das Potenzial der Quantencomputer nutzen und einen echten Vorteil für praxisrelevante Anwendungen erzielen – dieses Ziel wird weltweit verfolgt. In Baden-Württemberg hat sich in den letzten vier Jahren das Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg (KQCBW) diesem Ziel verschrieben. In erfolgreichen Verbundprojekten konnten in verschiedenen Bereichen des Quantencomputings große Fortschritte erzielt werden. Der Erfolg des KQCBW wird nun fortgesetzt und das einzigartige Quantencomputing-Ökosystem im Land weiter ausgebaut.

Das KQCBW wird in einem zehnmonatigen Transferprojekt »Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg: Transferprojekt (KQCBW24)« fortgeführt, das im September 2024 gestartet ist. Im Transferprojekt werden die begonnenen Forschungsarbeiten aus den Vorgängerprojekten fortgesetzt und wichtige Vorarbeiten für Folgeprojekte, die auf drei Jahre angelegt sind, geleistet. Am Transferprojekt beteiligt sind 12 Partner aus Universitäts- und außeruniversitären Instituten sowie fünf assoziierten Unternehmenspartnern. Das KQCBW wird durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg gefördert.

Kein Quantencomputing ohne Quantencomputer

Um anwendungsorientierte Forschung zum Quantencomputing betreiben zu können, sind reale Quantencomputer unabdingbar. Ein wesentliches Element im Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg (KQCBW) ist daher der Zugang zu einer leistungsfähigen und modernen Quantencomputer-Infrastruktur. Hierzu führt die Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des KQCBW seine privilegierte Zusammenarbeit mit der IBM Deutschland GmbH fort. Mit einer erneuten Vereinbarung erhält das KQCBW Zugang zu den neuesten Quantencomputern von IBM: in Ehningen sowie IBMs Flotte von Utility-Scale-Quantensystemen, die über die Cloud verfügbar sind.

Neben den Systemen von IBM wird auch der Zugriff auf einen NV-basierten Quantencomputer und die Bereitstellung der HPC-Simulationsinfrastruktur sowie der virtuellen Demonstrator-Plattform zur Simulation von Quantenalgorithmik für alle Projektpartner innerhalb des KQCBW ermöglicht. Dies bildet eine umfängliche Quantencomputer-Infrastruktur, die den Partnern des KQCBW ideale Voraussetzungen für ihre Forschungsarbeiten bietet.

Das KQCBW wurde 2020 gegründet. Innerhalb des Kompetenzzentrums wurde der erste IBM-Quantencomputer auf deutschem Boden installiert und Industrieunternehmen, KMUs, Startups sowie akademischen Einrichtungen für den anwendungsbezogenen Einsatz zur Verfügung gestellt. Dabei wurde Pionierarbeit in der Erschließung des Quantencomputings geleistet und Schlüsselkompetenzen an den beiden Instituten Fraunhofer IAF und Fraunhofer IAO aufgebaut.

Im Zeitraum 2020 bis März 2024 hat das Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg mit insgesamt 40 Millionen Euro den Aufbau des KQCBW und die vom Kompetenzzentrum koordinierten Verbundprojekte unterstützt. In den der letzten projektphase haben Forschende aus insgesamt sechs Fraunhofer-Instituten gemeinsam mit 17 weiteren Universitäts-, Hochschul- und außeruniversitären Instituten des Landes sowie 56 assoziierten Unternehmenspartnern zusammengearbeitet, um unter Nutzung von Quantencomputing-Ressourcen des Kompetenzzentrums die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in verschiedenen Themenstellungen voranzutreiben - von der Quantensimulation in den Material- und Naturwissenschaften über Anforderungen an leistungsfähige und zuverlässige Hardware-Umgebungen hin zur Programmierung von Quantenalgorithmen für den industriellen Bedarf.

Darüber hinaus wurde im Rahmen des KQCBW ein Quantencomputing-Schulungsprogramm gemeinsam von Fraunhofer IAO und Fraunhofer IAF aufgebaut. Die interaktiven Schulungen haben neue Erkenntnisse kontinuierlich mit der Praxis verknüpft und ein Ökosystem mit mehr als 60 Partnern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik aufgebaut.