EIN Quantum NRW NRW bündelt Ressourcen für das Quantenzeitalter

Quelle: Pressemitteilung

Mehr als ein Dutzend Forschungseinrichtungen in Nordrhein-Westfalen haben am Montag offiziell das Netzwerk „EIN Quantum NRW“ ins Leben gerufen, um sich mit Unternehmen aus der Wirtschaft zusammenzuschließen. EIN steht für Education, Innovation und Networking. Die Initiative wird über einen Förderzeitraum von zunächst fünf Jahren mit bis zu 20 Millionen Euro ausgestattet.

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Kryostat des Quantencomputers am Forschungszentrum Jülich; das Forschungsinstitut arbeitet mit D-Wave zusammen.
Kryostat des Quantencomputers am Forschungszentrum Jülich; das Forschungsinstitut arbeitet mit D-Wave zusammen.
(Bild: Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau)

Es geht um die Forschung und Entwicklung von Quantentechnologien, Fachkräfte für dieses Zukunftsfeld ausbilden und Anwendungen für die Wirtschaft und Großindustrie zu erschließen, kurz gesagt: Das Quantencomputing-Netzwerks soll die Expertise der Partner bündeln. Bei Ministerpräsident Hendrik Wüst heißt das so: „Wir sind stolz, dass Nordrhein-Westfalen ein europäischer Hotspot für Quantencomputing ist.

Zusammen mit nationalen und europäischen Partnern sollen Mittel für herausragende Vorhaben und Infrastrukturen eingeworben werden. Die Besonderheit: 7,5 Millionen Euro bringen die Forschungseinrichtungen in Erwartung eines Mehrwerts durch die Kooperation mit der Wirtschaft selbst ein. Die Landesregierung flankiert diesen Beitrag mit bis zu 12,5 Millionen Euro bis 2026.

Professor Tommaso Calarco, Direktor des Instituts für Quantum Control am Forschungszentrum Jülich, zeigt sich erfreut über das zusätzliche Geld: „Die Unterstützung der Landesregierung kommt zum richtigen Zeitpunkt; denn derzeit werden in ganz Deutschland und Europa regionale Ökosysteme der Quantentechnologie aufgebaut.“ Und er setzt hinzu: „Die außerordentlich hohe Dichte an Quantenexpertise in Wissenschaft und Wirtschaft in unserem Land kann durch diese Bündelung ihre Wirkung vervielfachen.“

Schon heute gehen zahlreiche technische Errungenschaften auf Erkenntnisse der Quantenphysik zurück. Die Beispiele reichen von Photovoltaikzellen über die Laser- und Medizintechnik – etwa der Magnetresonanztomographie – bis hin zum modernen Computer und dem Internet. Die fortschreitende Kontrolle einzelner Quantenteilchen rückt zunehmend weitere technologische Fähigkeiten in greifbare Nähe, die lange undenkbar schienen.

Verschiedene Ansätze und Richtungen

Quantentechnologien sollen mithelfen, neue Antworten auf große Fragen und Herausforderungen unserer Zeit zu liefern: Etwa für komplexe Zusammenhänge des Klimawandels, den Schutz der Umwelt, bessere Verkehrsströme oder abhörsichere Kommunikation durch Quantenverschlüsselung, um etwa Risiken für kritische Infrastrukturen durch Cyber-Angriffe zu reduzieren.

Die NRW-Wissenschaftsministerin Isabel Pfeiffer-Poensgen: „Nordrhein-Westfalen ist der Motor für die Entwicklung des Quantencomputing in Deutschland. Die Dichte von Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen, die an Quantentechnologien forschen, ist bundesweit einzigartig.“

Allerdings sei nach Einschätzung des Expertenrats Quantencomputing der Bundesregierung aktuell noch nicht abzusehen, welche Technologieplattformen für Quantencomputer zielführend sein werden. „Es ist ein nationales Alleinstellungsmerkmal Nordrhein-Westfalens, die vielversprechendsten Ansätze – supraleitende Schaltkreise, Ionenfallen, Photonen oder Halbleiter-basierte Ansätze – an seinen Forschungsinstitutionen in Breite und Spitze abzudecken und über Transferschnittstellen zur Wirtschaft konkrete Anwendungen zu fördern“, sagt Pfeiffer-Poensgen.

Brückenschlag zwischen Forschung und Industrie

Das EIN Quantum NRW-Netzwerk verbindet Forschung und Entwicklung an mehr als einem Dutzend Standorten in den Bereichen Quantencomputing, Quantenkommunikation, Enabling Technologies sowie zu den übergreifenden Themen Lehre, Fortbildung und Technologietransfer. Die Gründungspartner des Netzwerks kommen aus ganz NRW. Zu ihnen gehören die Universitäten Aachen, Bochum, Bonn, Dortmund, Duisburg-Essen, Düsseldorf, Köln, Münster, Paderborn, Siegen sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Forschungszentrum Jülich und die Fraunhofer-Gesellschaft.

Die Koordination erfolgt derzeit durch die Universät Siegen und das Forschungszentrum Jülich, wo im Januar ein Quantenannealer mit mehr als 5000 Qubits des kanadischen Herstellers D-Wave den Betrieb aufgenommen hat. Er ist Teil der Technologie-offenen Jülicher Nutzer-Infrastruktur für Quantencomputing (Juniq), die Forschenden in Deutschland und Europa Zugriff auf verschiedene Quantensysteme ermöglicht. Mittelfristig wird zudem ein internationales Board aus Wissenschaft und Wirtschaft den Prozess begleiten.

Professor Andreas Pinkwart, Minister für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen formuliert: „Nordrhein-Westfalen ist prädestiniert für eine Vorreiterrolle bei der Realisierung und Anwendung von Quantencomputing und anderen Quantentechnologiefeldern, wie der Quantenkryptografie.“

In Nordrhein-Westfalen hätten zahlreiche Unternehmen ein enormes Interesse daran, die Chancen der Quantentechnologien zu nutzen. Sie träfen nicht nur auf hervorragendes wissenschaftliches Knowhow, sondern auch auf andere Unternehmen und Neugründungen, die bereitstehen, als Zulieferer die neuen Technologien auch in der Wirtschaft umzusetzen. „Wir haben dazu die NRW-Koordinierungsstelle QT.NRW ins Leben gerufen und mit Wissenschaft, Start-ups und Industrie ein Kompetenznetzwerk mitentwickelt, das von uns finanziell unterstützt wird und nun landesweit an den Start geht.“

[v.l.] Professor Dr. Tommaso Calarco vom Forschungszentrum Jülich, Ministerpräsident Hendrik Wüst und Wirtschaftsminister Professor Dr. Andreas Pinkwart bei der Gründung des Kompetenznetzwerks “EIN Quantum NRW”
[v.l.] Professor Dr. Tommaso Calarco vom Forschungszentrum Jülich, Ministerpräsident Hendrik Wüst und Wirtschaftsminister Professor Dr. Andreas Pinkwart bei der Gründung des Kompetenznetzwerks “EIN Quantum NRW”
(Bild: Land NRW / Martin Götz)

Das Marktpotential ist groß. NRW verfügt als größte Chemie-, Energie- und Stahlregion Europas mit seiner starken Textil- und Bekleidungs- sowie Maschinenbau- und Elektroindustrie und dem dichtesten Verkehrsnetz über einmalige Voraussetzungen. Insbesondere im Bereich der medizinischen Wirkstoffentwicklung und des Materialdesigns, der Routenoptimierung und Verkehrssteuerung sowie des intelligenten Stromnetz-Managements werden Sprunginnovationen mit hoher wirtschaftlicher Relevanz erwartet.

Interdisziplinäre Forschung und Ausbildung

Die Partner in EIN Quantum NRW werden sich eignen Angaben gemäß verstärkt für die Lehre einsetzen, aber auch für die Weiterbildung von wissenschaftlichem Nachwuchs und Fachkräften. Denn Investitionen in Quantentechnologien können nur dann erfolgreich umgesetzt werden, wenn entsprechend qualifizierte Expertinnen und Experten ausgebildet werden.

Dies erfordert sowohl Expertise in der Physik wie auch in der Informatik und in den Ingenieurswissenschaften. An verschiedenen Standorten arbeiten die Fachbereiche daher im Rahmen des Netzwerks zunehmend eng zusammen, um entsprechende Angebote zu entwickeln. In der Rheinland-Region werden bereits unterschiedliche Programme für Bachelor- und Masterstudierende sowie Promovierende an den Universitäten Köln, Bonn und Aachen in der Research School des Exzellenz-Cluster Materie und Licht für Quanteninformation (ML4Q) gebündelt. In Siegen startet 2023 der Master-Studiengang Quantum Science, der Wissenschaftler:innen ein interdisziplinäres Studienprogramm aus den Bereichen Physik, Mathematik, Informatik und Elektrotechnik bietet.

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