Quantencomputer: Schlüsseltechnologie mit enormem wirtschaftlichem Potenzial

Wie funktionieren Quantencomputer?

Im Unterschied zu klassischen Computern, die Informationen in Form von Bits (0 oder 1) verarbeiten, nutzen Quantencomputer sogenannte Qubits. Diese können – basierend auf den Prinzipien der Quantenmechanik – mehrere Zustände gleichzeitig einnehmen (Superposition) und sich gegenseitig beeinflussen (Verschränkung).

Das bedeutet: Während ein klassischer Computer alle möglichen Lösungen eines Problems Schritt für Schritt durchrechnen muss, kann ein Quantencomputer viele dieser Möglichkeiten parallel "durchdenken". Diese Eigenschaft macht ihn insbesondere bei sehr komplexen Aufgaben extrem leistungsfähig.

Ein vereinfachtes Beispiel:

Ein klassischer Computer sucht in einer riesigen Datenbank nach einem bestimmten Eintrag, indem er einen nach dem anderen überprüft. Ein Quantencomputer könnte – vereinfacht gesagt – alle Einträge gleichzeitig analysieren und das Ziel in einem Bruchteil der Zeit finden.

Anwendungen in der Wirtschaft – konkrete Beispiele

1. Logistik & Transport:
Große Logistikunternehmen wie Lufthansaoder BMW und VW arbeiten bereits an quantenbasierten Optimierungen ihrer Routenplanung. Quantenalgorithmen können helfen, den effizientesten Weg für Lieferfahrzeuge zu berechnen – unter Berücksichtigung von Staus, Lieferzeiten, Fahrzeugkapazitäten und Energieverbrauch. Das spart Kosten und schont Ressourcen.

2. Chemie & Pharma:
In der Medikamentenentwicklung testen Unternehmen wie BASFoder Merckmithilfe von Quantencomputern neue Molekülstrukturen. Da chemische Reaktionen auf Quantenebene ablaufen, sind klassische Simulationen oft zu ungenau oder rechenintensiv. Quantencomputer können hier realitätsnahe Modelle liefern und Entwicklungszeiten drastisch verkürzen.

3. Finanzwirtschaft:
Banken und Versicherungen wie JP Morgan Chase erforschen Einsatzmöglichkeiten für Risikomodellierungen und Portfolio-Optimierung. Komplexe Analysen, die heute Tage dauern, könnten künftig in Minuten berechnet werden – mit höherer Genauigkeit.

4. Fertigung & Industrie 4.0:
In der Industrie helfen Quantencomputer dabei, Produktionsprozesse effizienter zu gestalten. Unternehmen wie Boschuntersuchen, wie sich Materialeigenschaften, Fehleranalysen oder Wartungszyklen quantenbasiert verbessern lassen.

Herausforderung: IT-Sicherheit im Quantenzeitalter

Ein Bereich, der besonders stark betroffen sein wird, ist die Cybersicherheit . Viele heutige Verschlüsselungsverfahren, etwa RSA oder elliptische Kurvenkryptografie, beruhen auf mathematischen Problemen, die für klassische Computer unlösbar sind – für Quantencomputer jedoch nicht.

Das bedeutet: Sobald Quantencomputer eine bestimmte Reife erreicht haben, könnten sie gängige Verschlüsselungen brechen – mit dramatischen Folgen für Datenschutz, sichere Kommunikation und den Schutz geistigen Eigentums.

Die Antwort darauf heißt Post-Quanten-Kryptografie: neue Verfahren, die auch gegenüber Quantenangriffen sicher sind. Die Standardisierung solcher Algorithmen läuft bereits – etwa durch das National Institute of Standards and Technology (NIST) in den USA. Unternehmen sollten sich frühzeitig damit auseinandersetzen und ihre IT-Infrastruktur zukunftssicher gestalten.

Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik arbeitet an der Post-Quanten-Kryptografie.

Unternehmens- / Forschungsnetzwerke zum Quantencomputing

Bundesquantenallianz

Gauß-Allianz

Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing

Fazit: Vorbereitung ist entscheidend

Auch wenn es noch einige Jahre dauern wird, bis Quantencomputer breit verfügbar sind, ist ihre Bedeutung für die Wirtschaft schon heute klar erkennbar. Unternehmen, die frühzeitig Expertise aufbauen, Pilotprojekte starten und sich mit den Implikationen – insbesondere für IT-Sicherheit – beschäftigen, verschaffen sich einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil.

Die IHK unterstützt Unternehmen dabei, den Zugang zu dieser Schlüsseltechnologie zu finden – etwa durch das Webinar " Pack ma' s digital Zukunftstechnologie Quantencomputing – Grundlagen, Potenziale, Beispiele" mit PD Dr. habil. Jeanette Lorenz vom Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS.

Denn wer sich jetzt vorbereitet, kann die Potenziale der Quantenwelt gezielt für Innovation und wirtschaftlichen Erfolg nutzen.