Quantentechnologie

Quantentechnologie ist ein sehr spannendes und schnell fortschreitendes Forschungs- und Entwicklungsfeld. Sie nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik — wie Überlagerung, Verschränkung und Quantentunneln — um neue Technologien zu entwickeln, die klassische Systeme weit übertreffen können. Beispiele sind

• Quantencomputing: Quantenbits (Qubits) können gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren (Superposition) und miteinander verschränkt sein. Das ermöglicht extrem schnelle Berechnungen für komplexe Probleme, z. B. in Kryptographie, Materialwissenschaft oder Optimierung.
• Quantenkommunikation: Sichere Kommunikation kann durch Quantenkryptographie erreicht werden. Dank der Quantenverschränkung kann man Manipulationen sofort erkennen.
• Quantensensoren: sind extrem präzise Sensoren, die Quanteneffekte nutzen, um minimale Änderungen in Magnetfeldern, Gravitationsfeldern oder Zeitmessung zu erkennen. Dies wird zum Beispiel in der Medizintechnik angewendet, um mit Hilfe von extrem empfindliche Quantensensoren (SQUIDS), die allerkleinsten Magnetfeldänderungen registrieren können. Damit können Herzkrankheiten erkannt  oder eine Echtzeitmessung von Hirnaktivitäten gemacht werden.
• Quantenmaterialien: sind Materialien, deren makroskopische Eigenschaften direkt von Quantenphänomenen abhängen, z. B. Supraleiter oder topologische Isolatoren.

Bei Quantencomputern ist der Stand der Dinge ist wie folgt: Es gibt bereits viele kommerzielle Produkte, etwa Quantencomputer vom kanadischen Unternehmen D-wave oder von IBM für ca. 10 Mio CHF. Gekauft werden diese vor allem zum “testen” der Technologie, denn sie sind noch nicht gut genug, um gegenüber herkömmlichen Computern die Nase vorn zu haben. Gleichzeitig wird noch geforscht, welche Technologie-Plattform für Quantencomputing am besten geeignet ist. Es ist noch nicht klar, was das “Silizium der Quantencomputer” sein wird. Wenn dieser Moment aber gekommen ist, wollen alle Akteure so gut wie möglich vorbereitet sein. Softwareanbieter entwickeln darum schon jetzt Quanten-Programmiersprachen (Microsoft Q#, Google Cirq, IBM qiskit, ...), und Banken loten aus, wie eine Welt mit Quantum Finance funktionieren kann.  Kurzum, die derzeitigen Entwicklungen in der Quantentechnolgie sind geprägt von grossen Unsicherheiten, Erwartungen und Möglichkeiten. Sie könnten zu den grundlegendsten technolgischen Neuerungen seit der Erfindung der klassischen Computer führen.