Um zu verdeutlichen, wozu der Supercomputer am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in München künftig in der Lage sein wird, wählte Wissenschaftsminister Markus Blume (CSU) ein Beispiel aus der Musik. Schließlich könne man sich unter den reinen Zahlen oft wenig vorstellen. „Ein klassischer Computer ist wie ein einzelnes Instrument“, sagte Blume also. „Im Vergleich dazu ist der Quantencomputer wie ein Orchester, er führt alle Instrumente wie bei einer Symphonie zusammen.“
Schon jetzt kann der Hochleistungscomputer SuperMUC-NG, wie er offiziell heißt, einiges. Nun bekommt er im Rahmen des Projekts „Euro-Q-Exa“ ein noch leistungsstärkeres Quantensystem. Seine Rechenleistung wird dadurch vervielfacht. Am Donnerstag wurde das Projekt nun ein paar Wochen später als ursprünglich geplant vorgestellt. Der offizielle Eröffnungstermin im Oktober war damals ausgefallen. Minister Blume, Jan Goetz, Mitgründer des deutsch-finnischen Computerherstellers IQM, und LRZ-Chef Dieter Kranzlmüller waren sich einig: Der Sprung, den der Supercomputer durch das neue Quantensystem machen wird, ist enorm.
Beim Quantencomputer steigt die Leistung exponentiell
Quantencomputer können theoretisch bislang unerreichte Rechenleistungen bewältigen. Deutschland ist bei dieser Forschung vorne dabei, in Bayern werden die Aktivitäten im sogenannten Munich Quantum Valley (MQV) gebündelt, einem Zusammenschluss von Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Am LRZ wird etwa erforscht, wie Supercomputer und Quantencomputer künftig gemeinsam an Lösungen arbeiten können.
Der Freistaat fördert die Forschung im Rahmen seiner Hightech-Offensive mit Millionenbeträgen. Die Kosten für das Projekt „Euro-Q-Exa“ liegen bei rund 25 Millionen Euro. Finanziert wird es neben der Initiative EuroHPC Joint Undertaking vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie vom Bayerischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst.
Im ersten Schritt des neuen Projekts wird im Laufe des nächsten Jahres ein 54-Qubit-Quantensystem in den Supercomputer des LRZ integriert. Im zweiten Schritt soll 2026 ein 150-Qubit-System installiert werden. Was das konkret bedeutet, erklärt IQM-Chef Goetz: „Quantencomputer sind eine exponentielle Technologie. Bei einem herkömmlichen Computer steigt die Leistung linear, beim Quantencomputer steigt sie hingegen exponentiell: Wenn ein Qubit dazu kommt, verdoppelt sich die Rechenleistung. Dadurch kommen wir in Welten, die nicht greifbar sind.“
Minister Markus Blume: „Das Tor zu einer neuen Welt“
Bereits im Sommer dieses Jahres hatten IQM und das LRZ erstmalig in Bayern einen Quantencomputer mit 20 Qubit erfolgreich in den Hochleistungscomputer SuperMUC-NG integriert. Er kann schon jetzt zum Beispiel die richtige künstliche Beatmung von Lungenpatienten individuell berechnen oder das Hochwasserrisiko für Bayern zwischen 2030 und 2040 vorhersagen.
Mit dem neuen Quantensystem öffne sich „das Tor zu einer neuen Welt“, so beschrieb es Blume. „Wir können Probleme lösen, die bisher mit klassischen Computern unlösbar waren.“ Dabei gebe es die Quantentechnologie nun seit fast 100 Jahren. Aber erst jetzt, sagte Blume, beginne die Phase, in der ein Supercomputer die Leistung eines bisherigen Computers um ein Vielfaches übertreffen könne.
Der Supercomputer soll sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft eingesetzt werden, etwa bei der Forschung zu neuen Medikamenten. „Heute brauchen wir für Simulation eines einzelnen Moleküls schon einen Hochleistungsrechner“, erklärt LRZ-Chef Dieter Kranzlmüller. „Mit dem Quantencomputer können wir eine ganze Gruppe Moleküle gemeinsam simulieren.“ Wie ein Dirigent, der viele einzelne Instrumente zu einem großen Orchester zusammenführt.
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