Die Zukunft des Quantencomputings: Fujitsu beim Festival der Zukunft 2025

Direkt am ersten Veranstaltungstag hielten Dr. Stefan Walter, Quantum Senior Consultant und Fujitsu Distinguished Engineer, Fujitsu Germany GmbH, und Daisuke Higashi, SVP, Head of Business Strategy Europe Region bei Fujitsu, auf der Theater Stage einen Vortrag zum Thema Quantencomputing.

Unter dem Titel „Innovation from Japan: How Fujitsu is Shaping the Future of Quantum Computing” teilten sie zunächst interessante Einblicke, welche Rolle das asiatische Land im Bezug auf Innovationen spielt. Wussten Sie zum Beispiel schon, dass Japan im  2024 Research Leaders Index des renommierten nature-Magazins Platz 5 belegte? Oder dass es bereits 31 japanische Nobelpreisträger gibt? Zudem stammen viele bekannte Innovationen aus Japan – wie der Hochgeschwindigkeitszug (1964), der Taschenrechner (1970) oder auch der Walkman (1979). In den letzten Jahren zeigte sich Japan vor allem in zukunftsweisenden Bereichen wie Bio Tech, Künstlicher Intelligenz und Quantentechnologie federführend.

Die Einsatzmöglichkeiten für Quantencomputing sind zahlreich. Es kann zum Beispiel dazu beitragen, wirkungsvollere Medikamente schneller zu entwickeln, komplexe kryptographische Probleme zu lösen oder umfangreiche Routing-Szenarien in kürzerer Zeit zu planen. Auch für das maschinelle Lernen und Künstliche Intelligenz spielt es eine wichtige Rolle. Was Quantencomputer so leistungsfähig macht, ist ihr völlig anderer Zugang zur Darstellung und Verarbeitung von Informationen. Aktuelle Rechnerarchitekturen basieren auf den Gesetzen der klassischen Physik. Fließt Strom, wird ein Bit auf den Wert „1“ gesetzt. Fließt kein Strom, behält es den Wert „0“.

Quantencomputer hingegen basieren auf quantenmechanischen Phänomenen:

Da Quantencomputer bei einer Berechnung nicht den sequenziellen Vorgang des Wechsels von einer „1“ auf eine „0“ berücksichtigen müssen, können sie eine hohe Zahl möglicher Lösungen gleichzeitig untersuchen, wobei die richtige Lösung eines Problems durch Verschränkung und Interferenz verstärkt wird. Während bei klassischen Systemen die benötigte Zeit mit der wachsenden Komplexität des Problems stark ansteigt, fällt die Kurve bei Quantencomputern deutlich flacher aus.

Doch auch, wenn das Prinzip in der Theorie bereits überzeugt, wird es noch etwas dauern, bis Quantencomputer wirklich in der Praxis einsetzbar sind. Aber wir arbeiten kontinuierlich daran, dieses Ziel zu erreichen. So haben wir im März diesen Jahres gemeinsam mit dem RIKEN-Forschungsinstitut einen 256-Qubit-Quantencomputer präsentiert. Für 2026 ist eine 1.000-Qubit-Variante geplant sowie der wichtige Schritt hin zum fehlertoleranten Quantencomputing.

Eine andere vielversprechende Möglichkeit für die Entwicklung größerer und leistungsfähigerer Quantencomputer ist die „Modular-Diamond-Spin“-Technologie. Diese setzt auf einer Eigenschaft von Elektronen auf, die sich „Spin“ nennt – eine Art kleiner Kompass, der mehrere Zustände gleichzeitig annehmen kann und sich messen und manipulieren lässt. Da dies genau die gewünschten Eigenschaften eines Qubits sind, werden für einen Quantencomputer winzige synthetische Diamanten hergestellt, die sogenannte NV-Zentren (Stickstoff-Vakanz-Zentren) besitzen. Dort wurden zwei benachbarte Kohlenstoff-Atome entfernt und eines davon durch ein Stickstoffatom ersetzt. Die verbleibende Leerstelle kann dann einzelne Elektronen einfangen, welche als Qubit genutzt werden können. Da diese Diamant-Quibit-Einheiten modular sind, können mehrere von ihnen zusammengeschaltet werden, was zu einem skalierbaren System und einer Basis für größere Quantencomputer führt.

Um Quantencomputer bestmöglich zu nutzen, arbeiten wir außerdem an Hybrid-Quantencomputing-Technologien, die die reibungslose Zusammenarbeit der einzelnen Ressourcen sicherstellen sollen. Dabei greifen die Anwender*innen über spezifische Apps oder Web-Dienste auf das Cloud-Frontend einer Plattform zu. Die Plattform verteilt dann die zu erledigenden Berechnungen auf alle zur Verfügung stehenden Ressourcen, um diese optimal auszunutzen. So werden die klassischen Teile eines Problems an klassische Rechner weitergegeben, alle anderen werden auf die jeweiligen Quantencomputer verteilt. Komplexe Probleme werden dabei ggf. in kleinere Bausteine aufgeteilt. Am Ende führt die Plattform den Output wieder zusammen.

Quantencomputing birgt ein enormes Potenzial für viele Bereiche – von der Medikamentenentwicklung über KI bis hin zu komplexen Logistiklösungen. In den letzten Jahren wurden bereits große Fortschritte erzielt. Auch beim Festival der Zukunft in München wurde deutlich, wie viel Dynamik in diesem Feld steckt – etwa durch die Einblicke von Dr. Stefan Walter und Daisuke Higashi. Wenn Sie sich intensiver mit dem Thema befassen möchten, empfehlen wir Ihnen unseren Deep Dive zu Quantum-Inspired Computing sowie unsere Webseite zum Thema.

Das Festival selbst bot erneut eine wertvolle Plattform für den Austausch über aktuelle und zukünftige Technologien. „Das Festival der Zukunft bietet eine tolle Möglichkeit, mit vielen führenden Mitstreitern der High-Tech Szene zusammenzukommen, um neue Eindrücke zu gewinnen und neue Ideen zu diskutieren“, fasst Dr. Stefan Walter zusammen. „Ein wichtiges Thema ist Europas Unabhängigkeit von anderen Playern wie den USA oder China. Hier kann eine starke EU-Japan-Partnerschaft eine wichtige Rolle spielen.“

Wir freuen uns, dass wir einen Beitrag zu diesem Event leisten konnten – und blicken gespannt auf die Fortschritte, von denen wir dann vielleicht 2026 in München berichten können.