WISSENSTRANSFERSTUDIE: QUANTENCOMPUTING FÜR KMU - DR. DANIEL ZEUCH JÜL-4439 - JUSER
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Peter Grünberg Institut (PGI) Institut für Quantencomputeranalytik (PGI-12) Wissenstransferstudie: Quantencomputing für KMU Dr. Daniel Zeuch Jül-4439
Berichte des Forschungszentrums Jülich 4439
Peter Grünberg Institut (PGI) Institut für Quantencomputeranalytik (PGI-12) Wissenstransferstudie: Quantencomputing für KMU Dr. Daniel Zeuch
Titelbild: Aufbau eines supraleitenden Quantencomputers, der am Forschungszentrum Jülich im Rahmen des europäischen
Verbundprojekts OpenSuperQ¹ entwickelt wurde. Der große Zylinder auf der linken Seite zeigt das Innenleben eines
Mischungskryostaten, der Teile des Quantencomputers auf Temperaturen von bis zu -273,15°C, oder 10 mK kühlt. Die Ansicht
offenbart die im Kryostaten verlaufende Verkabelung, während andere Teile, wie bspw. die Quantum Processing Unit (der
Quantenprozessor), in dem geschlossenen goldenen Zylinder verborgen sind. Das Hardware-Rack auf der rechten Seite ist
mit klassischen High-Tech-Peripheriegeräten wie Mikrowellengeneratoren und Mikrowellenanalysatoren bestückt.
Title figure: Setup of a superconducting quantum computer developed at Forschungszentrum Jülich as part of the European
collaborative project OpenSuperQ.¹ The large cylindrical shape on the left side shows the inner workings of a dilution
refrigerator, or cryostat, which cools parts of the quantum computer to temperatures of up to -273,15°C, or 10 mK. The view
reveals the wiring within the cryostat, whereas other parts, such as the quantum processing unit (or quantum processor),
are hidden inside the closed cylinder attached at the bottom of the cryostat. The rack on the right side houses classical
high-tech peripherals such as microwave generators and microwave analyzers.
Berichte des Forschungszentrums Jülich
Jül-4439 • ISSN 0944-2952
Peter Grünberg Institut (PGI)
Institut für Quantencomputeranalytik (PGI-12)
Titelbild: © Sascha Kreklau/Forschungszentrum Jülich
Vollständig frei verfügbar über das Publikations-
portal des Forschungszentrums Jülich (JuSER)
unter www.fz-juelich.de/zb/openaccess
Forschungszentrum Jülich GmbH • 52425 Jülich
Zentralbibliothek, Verlag
Tel.: 02461 61-5220 • Fax: 02461 61-6103
zb-publikation@fz-juelich.de
www.fz-juelich.de/zb
This is an Open Access publication distributed under the
terms of the Creative Commons Attribution License 4.0,
which permits unrestricted use, distribution, and
reproduction in any medium, provided the
original work is properly cited.
Executive Summary (English)
This report summarizes the results of the exploratory knowledge transfer study “Quantencomputing für
KMU” (English translation: “Quantum Computing for SMEs”). This study, funded by the Helmholtz Asso-
ciation and conducted between December 2020 and March 2022, focused on the identification of information
requirements and the corresponding transfer of basic quantum computing (QC) knowledge from research
institutions to small and medium-sized enterprises (SMEs). The study was carried out at Forschungszentrum
Jülich, a German hub for QC research.
The application of QC is expected to have immense potential for change of the economy due to a high an-
ticipated computational advantage of quantum computers for various fields such as optimization, simulation
and artificial intelligence. However, quantum computing is still at an early development stage, and so far
a clear added economic value of QC applications has not been demonstrated beyond doubt. Nevertheless,
as major benefits are expected for a wide range of sectors in the future, it is important that the relevant
industry starts to address the opportunities and implications of QC now. It tends to be difficult in particular
for SMEs to devote the necessary time and financial resources to such an engagement.
A key objective of the study was therefore to find out how quantum-ready German SMEs are. On the
basis of the results, relevant specialist knowledge was then to be processed in a target group-oriented manner
and communicated to representatives of SMEs.
In evaluating the study’s results, potential QC suppliers and users were considered separately. We observed
comparatively higher interest in QC on the part of suppliers. This is mainly due to the fact that quantum
computers are already being developed and produced in the laboratory, while profitable use is not yet on the
table. High potential was found among some SME suppliers, for example among manufacturers of cables,
power sources, measurement and vacuum technology. The surveyed users included companies from data
analysis and data processing, chemistry, management consulting and banking sectors.
Knowledge transfer formats that were tested included (i) interviews with entrepreneurs, (ii) closed pre-
sentations to employees of individual companies, (iii) and public lectures to mixed audiences, such as at
network meetings organized by CCI (chamber of commerce and industry). In addition, a mobile quantum
computer model was developed as an exhibit during the study period and used at various events, including
a startup business fair. The model proved to be an excellent medium for knowledge transfer, as it generated
attention and aroused interest in the topic of QC, thus paving the way for establishing first contact with
individuals.
Qualitatively, we found a predominantly interested, albeit often restraint attitude on the side of SMEs
with regard to investment in quantum computing. Since QC is new territory for many of our interviewees,
we believe that knowledge transfer in this area will continue to be essential to enhance quantum-readiness
for German SMEs.
5
Executive Summary (Deutsch)
Dieser Bericht fasst die Ergebnisse der explorativen Wissenstransferstudie “Quantencomputing für KMU”
zusammen. Diese durch die Helmholtz-Gemeinschaft geförderte Studie befasste sich im Zeitraum Dezember
2020 bis März 2022 mit der Eruierung von Informationsbedarfen und einer darauf abgestimmten Vermittlung
von Basiswissen zum Thema Quantencomputing (QC) von der Forschung an kleine und mittlere Unterneh-
men (KMU). Die Durchführung der Studie am Forschungszentrum Jülich lag nahe, da dieses einen zentralen
deutschen Knotenpunkt in der QC-Forschung darstellt.
Von der QC-Anwendung wird ein immenses Veränderungspotenzial für die Wirtschaft aufgrund eines
hohen Rechenvorteils des Quantencomputers für verschiedene Anwendungsfelder wie Optimierung, Simula-
tion und künstliche Intelligenz erwartet. Allerdings befindet sich der Quantencomputer noch in einer frühen
Entwicklungsphase und ein klarer wirtschaftlicher Mehrwert von QC-Anwendungen wurde noch nicht zwei-
felsfrei nachgewiesen. Da dennoch zukünftig große Vorteile für eine Vielzahl an Sektoren erwartet werden,
ist es wichtig, dass sich die betreffende Industrie schon jetzt mit den Möglichkeiten und Auswirkungen des
QC auseinandersetzt. Es ist insbesondere für den Mittelstand tendenziell schwierig, die nötigen zeitlichen
und finanziellen Ressourcen für eine solche Auseinandersetzung aufzubringen.
Ein wesentliches Ziel der Studie bestand deshalb darin herauszufinden, wie quantum-ready deutsche
KMU bereits sind. Auf Basis der Ergebnisse sollte anschließend einschlägiges Fachwissen zielgruppengerecht
aufgearbeitet und an Vertreter:innen von KMU vermittelt werden.
Bei der Auswertung der Studienergebnisse wurden potenzielle QC-Zulieferer und -Anwender separat
betrachtet. Wir beobachteten vergleichsweise höheres Interesse an QC auf Seiten der Zulieferer. Dies ist
vor allem darauf zurückzuführen, dass Quantencomputer schon jetzt im Labor entwickelt und produziert
werden, während eine profitable Nutzung noch nicht möglich ist. Großes Potenzial wurde bei einigen
KMU-Zulieferern festgestellt, bspw. bei Herstellern von Kabeln, Stromquellen, Mess- und Vakuumtech-
nik. Unter den befragten Anwendern befanden sich Unternehmen aus den Branchen der Datenanalyse und
-verarbeitung, Chemie, Unternehmensberatung und Banken.
Zu den anschließend erprobten Wissenstransferformaten zählten (i) Interviews mit Unternehmer:innen,
(ii) geschlossene Vorträge vor Mitarbeiter:innen einzelner Unternehmen sowie (iii) öffentliche Vorträge vor
gemischtem Publikum, etwa bei Netzwerktreffen der IHK. Außerdem wurde während der Studienlaufzeit
ein mobiles Quantencomputer-Modell als Ausstellungsobjekt entwickelt und auf diversen Veranstaltungen
eingesetzt, u.a. auf einer Wirtschaftsmesse. Das Modell hat sich als hervorragendes Medium für den Wis-
senstransfer herausgestellt, da Aufmerksamkeit erzeugt und dadurch Interesse am Thema QC geweckt wird,
was erste Kontaktaufnahmen deutlich erleichterte.
Qualitativ stellen wir auf Seiten der KMU eine überwiegend interessierte, wenn auch zum Großteil
zurückhaltende Grundhaltung hinsichtlich des Einsatzes von Investitionen zum Quantencomputing fest.
Da QC für viele unserer Gesprächspartner:innen Neuland bedeutete, halten wir intensiven Wissenstransfer
auf diesem Gebiet auch in Zukunft für wichtig, um den deutschen Mittelstand quantum-ready zu machen.
6Inhaltsverzeichnis
Executive Summary (English) 5
Executive Summary (Deutsch) 6
1 Wissenstransfer im Bereich Quantencomputing 8
2 Zielsetzung der explorativen Studie 9
3 Projektablauf 9
4 Bedarfsanalyse im QC-Kontext 10
4.1 Zulieferer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.2 Anwender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.3 Die wichtigsten Erkenntnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5 Angewandte Formate des Wissenstransfers zur Begegnung der eruierten Bedarfe 13
5.1 Einzelgespräche mit Unternehmensvertreter:innen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.2 Vorträge vor Mitarbeiter:innen einzelner Unternehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.3 Öffentliche Präsentationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.4 Erstellung eines Quantencomputer-Modells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.5 Ausstellung auf einer Industrie-Messe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
6 Fazit und Ausblick 15
Danksagung 16
Literatur 17
71 Wissenstransfer im Bereich kaum in der Lage wirtschaftlich relevante Proble-
Quantencomputing me zu lösen. Der QC-Markt wächst dennoch rasch
an, 2,3,12,13,14,15,16 und es wird erwartet, dass der
Einige neue Quantentechnologien befinden sich Durchbruch zur Marktreife abrupt kommen wird –
am Übergang von der Wissenschaft zum Markt allerdings mit signifikanten Unterschieden zwischen
und versprechen einen erheblichen Umbruch den verschiedenen betroffenen Branchen. 5 Das der-
in vielen Bereichen der Wirtschaft mit hohem zeitige starke Wachstum des QC-Markts liegt u.a.
Wertschöpfungspotenzial. Deutschland und Europa daran, dass einige große Player wie Google und IBM
sind in diesem Bereich sehr forschungsstark, müssen in den USA oder die USTC in China große Schritte
aber sicherstellen, dass der Transfer in die Wirtschaft in Richtung der wirtschaftlichen Anwendung nutzba-
gelingt. re Quantencomputer machen. Gleichzeitig entstan-
den innerhalb der letzten 10 Jahre weltweit viele
Quantencomputing Start-up-Unternehmen, sowohl auf Seite von QC-
Technologieanbietern sowie von QC-Anwendern, 14
Die Quantenphysik, entwickelt in der ersten Hälfte und das Geschäft im Venture-Capital nimmt stetig an
des 20. Jahrhunderts, bildet die Grundlage für vie- Fahrt auf. 5 Für Deutschland und Europa besteht da-
le nicht mehr wegzudenkende Technologien, wie z.B. bei die Gefahr im internationalen Vergleich den An-
die Satellitenkommunikation, das Internet und un- schluss zu verlieren. Daher ist es wichtig, dass die ein-
sere digitalen Computer. Diese basieren auf Quan- schlägige deutsche Wirtschaft sich bereits jetzt mit
tentechnologien der ersten Generation. Seit gerau- dem Thema Quantencomputing auseinandersetzt. 5
mer Zeit werden neuartige Quantentechnologien der
zweiten Generation entwickelt. 2,3,4 Zu diesen zählen
verbesserte Messmethoden (Quantensensorik ), siche- Wissenstransfer von der Forschung in den
re Informationsübertragung (Quantenkommunikati- Mittelstand
on) sowie eine neue Art zur Durchführung von
Die deutsche Politik und Wirtschaft haben glei-
Berechnungen: das Quantencomputing, kurz QC.
chermaßen die große wirtschaftliche und strategi-
Der Quantencomputer gilt hierbei als die heraus-
sche Bedeutung der Quantentechnologien und spe-
fordernste Technologie mit dem erwartungsgemäß
ziell des QCs erkannt. 17,18 Dies führt dazu, dass
größten Marktpotenzial, 2,3 da immense Rechenvor-
in Deutschland insbesondere von der Wirtschaft ei-
teile auf verschiedenen wirtschaftsrelevanten Gebie-
ne Vermittlung zwischen Wissenschaft und kleinen
ten möglich sind.
und mittleren Unternehmen (KMU) konkret einge-
Zu den Disziplinen, in denen schnellere bzw. ge- fordert wird. 18 In diesem Zusammenhang soll geeig-
nauere Berechnungen durch den Einsatz von QC er- neter Wissenstransfer Unternehmen dazu befähigen
wartet werden, gehören wirtschaftliche Optimierung sich in Bezug auf die Zukunftstechnologie QC mittel-
(bspw. für verbesserte Produktionsplanung, Logis- bis langfristig zu positionieren. Gleichzeitig ist die
tik oder Routenberechungen), Simulation (bspw. für Forschung zunehmend auf Industriebeiträge bei der
die Entwicklung neuer Materialien oder Chemikali- Entwicklung von Systemen angewiesen. Der akti-
en), maschinelles Lernen (bspw. für zuverlässigere ve Einbezug des Mittelstandes in große Konsortien
Gesichtserkennung oder autonomes Fahren) sowie aus Wissenschaft und Wirtschaft, was durch Vor-
Kryptographie. 5 In Referenz 6 findet man eine aktu- gaben der Bundesregierung bereits realisiert wur-
elle Studie zu konkreten QC-Anwendungen speziell de, 19 ist besonders sinnvoll, da in Deutschland keine
für den Mittelstand, die in Zusammenhang mit der risikofreudigen Technologiegroßkonzerne (wie Goo-
Entwicklung der QC-Plattform PlanQKa stehen. Der gle, Amazon oder IBM) bzw. keine kapitalkräftigen
potenzielle Einsatz des Quantencomputers zur Ent- Start-up-Unternehmen ansässig sind, die den hoch-
schlüsselung 7 (neben der Ver schlüsselung 5 ) im Be- komplexen Prozess der QC-Entwicklung alleine stem-
reich der Kommunikation gibt der nationalen Ent- men könnten. Während es größeren Unternehmen oft
wicklung des QCs neben der rein wirtschaftlichen leichter fällt sich mit neuen Technologien wie QC
auch eine sicherheitspolitische Bedeutung. zu beschäftigen [siehe bspw. aktuelle Entwicklungen
Aktuelle Quantencomputer befinden sich noch im Quantum Technology and Application Consortium
in einem frühen Entwicklungsstadium. Zwar wur- (QUTAC) 20 ], ist es für den Mittelstand oft schwie-
de das Potenzial von Quantencomputern bereits im rig die nötigen zeitlichen und finanziellen Ressourcen
Labor angedeutet, 8,9,10,11 allerdings sind sie noch dafür aufzubringen.
a
Siehe https://platform.planqk.de/. Dieser Hintergrund bot die Motivation zu der vor-
8liegenden explorativen Wissenstransferstudie, wel- um ein Nischenthema handelt.
che die geforderte Vermittlung mit Fokus auf KMU Unsere Ziele bestanden zunächst darin geeigne-
aufgreift. Die Studie wurde am Forschungszentrum te Zielgruppen von KMU zu definieren und deren
Jülich (FZJ) am Science Office des Peter Grünberg Informationsbedarfe zu erfassen. Weiterhin sollten
Instituts durchgeführt. Das FZJ ist einer der zen- Konzepte entwickelt werden, um die Entscheidungs-
tralen Knotenpunkte der QC-Forschung in Deutsch- träger:innen von KMU zu befähigen, die Position
land. 21 Die FZJ-Wissenschaftler:innen erforschen zu- des eigenen Unternehmens zum QC beurteilen zu
sammen mit nationalen sowie internationalen Part- können. Nicht zuletzt sollten diverse Wissenstrans-
nern aus Wissenschaft und Industrie zugleich Grund- ferformate zum Vermitteln von Quantencomputer-
lagen, wie Theorie und elementare Hardware, als Basiswissen exemplarisch erarbeitet und getestet
auch Software und Anwendungen des Quantencom- werden.
puters; dies geschieht teilweise in Verbundprojekten Viele Großunternehmen beschäftigen sich bereits
wie OpenSuperQ 1 , Q(AI)2 22 oder QUASIM 23 , so- aktiv mit QC. Deshalb lag der Schwerpunkt unse-
wie mit Hilfe der eigenen QC-Nutzerplattform JU- rer Studie bei Stakeholdern im Bereich der KMU,
NIQb . Zudem verfügt der Hauptautor der Studie die in zwei designierte Zielgruppen eingeordnet wur-
über langjährige Forschungserfahrung im Bereich den. Auf der einen Seite stehen die Zulieferer -
QC,c sodass eine Fokussierung der Studie auf das Unternehmen, welche die Kompetenz haben die
Thema QC naheliegend war. nötige QC-Hardware zu produzieren bzw. zu entwi-
In dieser explorativen Studie sollten Wissensstand ckeln. Auf der anderen Seite stehen die potenziellen
und -bedarfe in Bezug auf QC im deutschen Mit- Anwender -Unternehmen, die QC zur Lösung nume-
telstand untersucht werden; dazu gehörte auch die risch aufwendiger Probleme nutzen können.
Erörterung geeigneter Zielgruppen und das exem- Im Bereich der Volkswirtschaft werden KMU in
plarische Testen von Wissenstransferformaten. Ab- Kleinst-, Klein- und mittlere Unternehmen unter-
geleitet werden sollten daraus geeignete Maßnahmen, teilt. 30 Bei der Zuteilung werden allgemein die An-
welche die Management-Ebene von KMU in die La- zahl der Mitarbeiter:innen sowie Umsatzerlös und
ge versetzen, informierte Entscheidungen hinsichtlich Jahresbilanzsumme als Kriterien herangezogen, aller-
potenzieller eigener QC-Investitionen und -Märkte zu dings weichen verschiedene Definitionen leicht von-
treffen. einander ab. Bspw. liegt die Obergrenze der Mitar-
Der vorliegende Bericht ist folgendermaßen geglie- beiter:innen für mittlere Unternehmen nach Emp-
dert. Nach Beschreibung der Studienziele in Ab- fehlung der Europäischen Kommission bei 250 31 ,
schnitt 2 wird in Abschnitt 3 der Verlauf der Stu- und laut Institut für Mittelstandsforschung Bonn bei
die dargestellt. Im darauf folgenden Abschnitt 4 dis- 500 32 . Für die vorliegende Studie wurde die Anzahl
kutieren wir die Erkenntnisse unserer Bedarfsanaly- der Mitarbeiter:innen für KMU (von bis zu 500) als
se von Unternehmen in Hinblick auf die benötigten alleiniges Kriterium verwendet, da diese Information
Wissenstransfer-Maßnahmen der beiden Zielgruppen im Regelfall am einfachsten zugänglich war.
der Studie. Abschnitt 5 beschreibt und beurteilt die
angewandten Wissenstransferformate dieser Studie. 3 Projektablauf
Fazit und Ausblick in Abschnitt 6 schließen den Be-
richt ab. Die Wissenstransferstudie “Quantencomputing für
KMU” wurde von der Helmholtzgemeinschaft Deut-
scher Forschungszentren (HGF) in der Förderlinie
2 Zielsetzung der explorativen Studie “explorative Studie” gefördert. Die Zeitdauer be-
trug ein Jahr und vier Monate bei einem Arbeits-
Wie oben geschildert ist das Quantencomputing für
umfang von 0,5 VZÄ (Vollzeitäquivalent). Die ur-
verschiedene Wirtschaftszweige und prinzipiell alle
sprüngliche Förderdauer war auf 1 Jahr bemessen, je-
Unternehmensgrößen eine in Betracht zu ziehende
doch wurde auch auf Grund von Beeinträchtigungen
Zukunftstechnologie. Unsere Erwartung war aller-
bedingt durch die Corona-Pandemie eine (kostenneu-
dings, dass es sich aktuell vor allem bei KMU noch
trale) Verlängerung des Projekts bewilligt.
b
Kurz für “Jülich UNfied Infrastructure for Quantum com- Abbildung 1 zeigt einen groben zeitlichen
puting”. Siehe https://juniq.fz-juelich.de/. Überblick des Projektablaufs. Zu Beginn der Studie
c
Die Expertise des Autors lag vor der Studie in den theore-
tischen Forschungsbereichen Spin-basiertes QC 24,25,26
, to-
erstellten wir eine Liste von zu kontaktierenden
pologisches QC sowie die Wechselwirkung zwischen Licht Unternehmen mit potenziellem wirtschaftlichen
27
und Materie als Mittel zur Datenverarbeitung im QC 28,29 . Interesse für das Thema Quantencomputing.
92020 Erarbeitung von QC- Einige dieser Veranstaltungen fanden (u.a. auf Grund
Etwa 10 Interviews Einführungsvorträgen
mit QC-
langer Planungszeiten) erst im Nachgang der Studie
Wissenschaftlern statt.
Firmenakquise:
Ansprache von etwa Zudem entwickelten wir zusammen mit Kol-
50 Unternehmen leg:innen des Forschungszentrums Jülich ein
2021 Quantencomputer-Modell nach dem Vorbild eines
26 Interviews mit Erstellung eines
Wirtschafts-
sogenannten supraleitenden Quantencomputers,
QC-Modells &
vertretern Ausstellung auf der während der Studie am Forschungszentrum
Industriemesse Jülich im Verbundprojekt OpenSuperQ 1 entwickelt
Öffentliche Vorträge wurde (siehe auch das Titelbild des vorliegenden
2022 Veröffentlichung der bspw. ausgerichtet Berichts). Wir präsentierten dieses Modell als ex-
Ergebnisse als von IHK Aachen /
Abschlussbericht Rhein-Kreis Neuss plizites Wissenstransfermedium zuerst auf unserem
Ausstellungsstand auf einer Start-up-Messe in
Abbildung 1: Übersicht über den Projektablauf der vor- Düsseldorf, dem “Digital Demo Day” 38 , und später
liegenden Wissenstransferstudie. erneut auf weiteren Präsenzveranstaltungen. Wei-
tere durchgeführte Aktivitäten während der Studie
umfassten die Teilnahme an verschiedenen Online-
Gleichzeitig wurden Präsentationen erarbeitet, Weiterbildungen und Netzwerkveranstaltungen,
die Unternehmer:innen eine geeignete Übersicht bspw. die “WissKon21” 39 , der “ML4Q Technology
zu QC geben sollten. Bei den Inhalten dieser Day” 40 oder die QC-Industrie-Konferenz “Ein
Präsentationen orientierten wir uns an ebenfalls Quantum Weihnacht” 41,e , veranstaltet von der
zu Beginn der Studie durchgeführten Gesprächen Koordinierungsstelle für Quantentechnologien des
mit QC-Wissenschaftler:innen, die mit dem For- Landes Nordrhein-Westfalen (QT.NMWP.NRW) in
schungszentrum Jülich assoziiert sind. Die während Kooperation mit Leichtbau BW.
der Studie entwickelten Inhalte und Darstellungen Wie oben bereits erwähnt, war auch die Corona-
der Präsentationen wurden durch Feedback der Pandemie während der gesamten Studiendauer all-
Interviewpartner:innen aus der Wirtschaft stetig gegenwärtig und hatte Auswirkungen auf den Studi-
weiterentwickelt. enablauf. Das Planen von Präsenz-Treffen mit Unter-
Die Ansprache der ausgewählten KMU zur Eruie- nehmer:innen wurde durch die Umstände erschwert.
rung deren Bedarfe erfolgte zunächst per E-Mail und Großveranstaltungen wie Messen oder wissenschaft-
später telefonisch, wobei letzteres Vorgehen die Re- liche Tagungen fanden nur selten statt und wurden
sonanz deutlich erhöhte. Grundlage für die Auftakt- zum Teil in virtuelle Räume verlegt. Eine vorteilhafte
gespräche waren die oben genannten Präsentationen, Auswirkung der Pandemie war hingegen eine gewisse
die für die jeweiligen Unternehmen nützliche Infor- Selbstverständlichkeit bei vielen kontaktieren Unter-
mationen zielgruppengerecht darstellen. Im Zuge der nehmer:innen Videokonferenzen durchzuführen.
Studie führten wir so Interviews mit einzelnen Wirt-
schaftsvertreter:innen durch und hielten in einigen
Fällen Vorträge vor Mitarbeiter:innen einzelner Un- 4 Bedarfsanalyse im QC-Kontext
ternehmen. Dadurch gewannen wir bei zahlreichen
Unternehmen Einblicke in Vorwissen, Bedarfe und Abbildung 2 gibt einen grafischen Überblick über
Beurteilung hinsichtlich QC. Weiterhin hielten wir die zentralen gesammelten Daten. Wie in Abbildung
zahlreiche geschlossene Vorträge für Gäste des For- 2(a) gezeigt, haben knapp die Hälfte der kontak-
schungszentrums Jülich, und darüber hinaus eini- tierten Unternehmen auf die initiale Kontaktanfrage
ge öffentliche Vorträge vor gemischtem Publikum reagiert. Die insgesamt 26 Unternehmen, mit denen
und mit unterschiedlichsten Veranstaltern; unter die- Kontakt bestand, verteilten sich fast zu gleichen Tei-
sen hervorzuheben sind die Unternehmenskommu- len auf die beiden spezifischen Zielgruppen, d.h. po-
nikation des Forschungszentrums Jülich 33 , die IHK tenzielle Zulieferer- und Anwender-Unternehmen für
Aachen 34 , der Rhein-Kreis Neuss 35 , TechLabs Aa- den Bereich Quantencomputing. Der Großteil der be-
chen 36,d , bzw. die VHS Frankfurt 37 . Eine weitere fragten Unternehmen fiel in die hier angewandte De-
Veranstaltung der IHK Köln befand sich zum Zeit- finition von KMU, da die Anzahl der Mitarbeiter in
punkt des Verfassens dieses Berichts noch in Planung. den meisten Fällen bei unter 500 lag [siehe Abbildung
d
Eine Aufzeichnung dieses TechTalks 36 ist verfügbar unter e
Eine Aufzeichnung dieser Veranstaltung ist verfügbar unter
https://youtu.be/JJz6S9pDTsU. https://www.youtube.com/watch?v=SEDslMXWaO0.
10(a) Übersicht Kontakte Zielgruppen (b)
(c)
Abbildung 2: Übersicht über die kontaktierten Unternehmen. (a) zeigt in Kreisdiagrammen zunächst die angesproche-
nen Unternehmen und ihr Interesse an QC sowie die Unternehmen, die daraus abgeleitet letztendlich an der Studie
teilgenommen haben. (b) bildet die Anzahl der partizipierenden Unternehmen in Abhängigkeit ihrer Größe ab. (c)
zeigt eine differenzierte Darstellung des beobachteten Interesses auf Seiten der Interviewpartner:innen.
2(b)]. Im Einklang mit dem Stimmungsdiagramm in fragten Unternehmen im Bereich der potenziel-
Abbildung 2(c) konnte hinsichtlich des Themas QC len Zulieferer. Der Großteil der in der Studie re-
bei den meisten angesprochenen Unternehmen Ge- präsentierten Unternehmen beschäftigte bis zu 50
sprächsbereitschaft festgestellt werden. Mitarbeiter:innen [siehe Abbildung 3(a)]. Wie in Ab-
Die beiden Zielgruppen sind vor unterschiedlichem bildung 3(b) dargestellt, bestand prinzipielles Inter-
Hintergrund zu betrachten. Dies liegt vor allem dar- esse an QC bei fast zwei Dritteln dieser Unterneh-
an, dass die QC-Entwicklung schon jetzt Zulieferer men. Auffällig ist auch die Tatsache, dass etwa die
mit in die aktuelle Wertschöpfungskette einbezieht, Hälfte eine nennenswerte Investitionsbereitschaft von
während es für viele Anwender noch schwierig ist ei- zeitlichen und/oder finanziellen Ressourcen zeigte.
ne konkrete Wertschöpfung durch die Nutzung von
QC zu erzielen. Außerdem basiert der Beitrag der Das wesentliche Interesse der Zulieferer lag da-
Zulieferer zum Großteil auf klassischer Technik, und bei vor allem in der Herstellung und Entwick-
nicht auf quantenmechanischen Berechnungen wie im lung von Spezialkabeln, Mikrowellenbauelementen,
Falle der Anwender. Dies vereinfacht den Zugang für Kühltechnik und speziellen Stromquellen. Wie be-
die Zulieferer-Industrie zum Thema ein Stück weit. reits oben angesprochen ist ein Großteil der Tech-
Im Folgenden analysieren wir die Daten entsprechend nik, der im Quantencomputer zum Einsatz kommt,
differenziert für Zulieferer und Anwender. klassischer Natur. Allerdings muss bereits bestehen-
de Technik oft an besondere Umstände angepasst
werden. So werden etwa Kabel und Mikrowellen-
4.1 Zulieferer
bauelemente bei extrem kalten Temperaturen na-
Die Bedarfe der Zulieferer umfassten ein breites he dem absoluten Nullpunkt (bis zu −273, 14 ◦ C,
Spektrum. Die meisten Ansprechpartner:innen waren oder 10 mK) betrieben oder bestimmte Stromquel-
nur wenig an der grundlegenden Funktionsweise von len müssen extrem stabile Ausgabeströme generieren.
Quantencomputern interessiert. Mehr Interesse be- Diese Anpassung an QC-relevante Bedingungen er-
stand an dem aktuellen Entwicklungsstand von QC fordert den Einstieg in eine technische Entwicklung,
und an der speziellen Technik, für die das individuel- die durch die Teilnahme an staatlich geförderten Pro-
le Unternehmen als Zulieferer in Frage kommt. Wir jekten erfolgen kann. Wir machten die Erfahrung,
sprachen allerdings auch mit Unternehmer:innen vom dass der Einstieg in die Entwicklung für viele klei-
anderen Ende des Spektrums, d.h. mit solchen, die ne Unternehmen aufgrund limitierter Personalkapa-
sich bereits ihrer Rolle als Zulieferer bewusst waren zitäten äußerst schwierig ist. Aber auch mittlere Un-
und sich vor allem für das theoretische Grundgerüst ternehmen gaben an, dass das QC wegen zu geringer
des Quantencomputers interessierten. finanzieller Ressourcen derzeit nicht auf der eigenen
Abbildung 3 gibt einen Überblick über die be- Agenda stünde.
11(a) (b)
Abbildung 3: Übersicht über die 12 partizipierenden potenziellen Zulieferer. (a) führt die Unternehmensgrößen auf,
(b) zeigt die relative Häufigkeit von unterschiedlichen Arten von Interesse und Investitionsbereitschaft hinsichtlich
QC.
Eine kleine Anzahl der kontaktierten Unternehmen müssten.g Es ist also möglich, dass Anwender — ob-
ist bereits seit einigen Jahren im QC-Geschäft aktiv. gleich zunächst nicht an größeren Rechenleistungen
Bei den befragten Unternehmen handelt es sich hier- interessiert — zu einem späteren Zeitpunkt neue QC-
bei vor allem um Unternehmen, welche von Hoch- Anwendungsfälle für sich entdecken werden. Dies ist
schulabsolventen gegründet wurden, die Kontakte in allerdings in Zusammenhang mit der auf sehr wenige
die Wissenschaft gehalten haben und dadurch re- Anwender begrenzten Studie nicht vorgekommen.
gelmäßig in Entwicklungsprojekte eingebunden sind. Abbildung 4 gibt einen Überblick über die befrag-
ten potenziellen Anwender-Unternehmen. Wie in Ab-
bildung 4(a) dargestellt, liegt die Anzahl der Mitar-
4.2 Anwender
beiter:innen zum Großteil bei bis zu 50. Das QC-
Zu den kontaktierten Anwendern zählten Software- Interesse, gezeigt in Abbildung 4(b), fällt etwas ge-
Unternehmen, die Datenanalyse betreiben, Che- ringer aus als im Fall der Zulieferer [vgl. Abbildung
mieunternehmen, Automotive-Zulieferer, Unter- 3(b)].
nehmensberatungen und Bankenf Die meisten In Gesprächen mit aufgeschlossenen Interviewpart-
Rückmeldungen mit Interesse an QC-Informationen ner:innen wurde vor allem der aktuelle Stand der
zeigten die Unternehmen im Bereich der Daten- Technik thematisiert, inklusive der deutschen und
analyse sowie die Banken. Keine Anteilnahme an europäischen QC-Bemühungen. Die Vorhersage der
diesem Thema bestand vor allem auf der Seite der mittelfristigen Entwicklung sowie die kontrovers dis-
Unternehmensberatung. kutierte Frage ob Deutschland und Europa im in-
Unter Beschränkung auf KMU hatten nur insge- ternationalen Vergleich im QC-Entwicklungsrennen
samt zwei der 10 befragten Unternehmen akuten aufholen können, waren ebenso regelmäßig Teil der
Bedarf an tiefergehenden QC-Informationen. Dies Gespräche.
scheint auf den ersten Blick wenig, ist zum jetzigen
QC-Entwicklungsstand aber eine erwartbare Zahl. 4.3 Die wichtigsten Erkenntnisse
Das geringe Interesse der anderen potenziellen Nut-
zer lässt sich zum Großteil darauf zurückführen, dass Als Hauptergebnis der explorativen Studie kann
viele Gesprächspartner:innen keinen Bedarf für ihr festgehalten werden, dass der deutsche Mittel-
Unternehmen an größerer Rechenleistung sahen — stand solides Potenzial für das Feld Quantencompu-
was die Nutzung von QC im Normalfall unattraktiv ting aufzuweisen scheint: Wir haben den Eindruck,
macht. dass etwa die Hälfte der kontaktierten KMU die
Wir weisen an dieser Stelle darauf hin, dass Quan- Möglichkeit und das Interesse hat sich an der QC-
tencomputer erwartungsgemäß nicht einfach nur Wertschöpfungskette zu beteiligen. Dies gilt zum
Rechen-Beschleunigungen für bereits gängige Berech- einen für Zulieferer von Spezialtechnik. In Deutsch-
nungen mit sich bringen. Darüber hinaus werden land ansässig sind etwa Hersteller und Entwickler von
voraussichtlich Berechnungen ermöglicht, mit denen Spezialkabeln, Kühltechnik, Spannungsquellen, Mi-
klassische Computer hoffnungslos überfordert sind, krowellengeneratoren und Photonik-Bauelementen.
da für die Durchführung auf klassischen Compu- Diese Unternehmen konnten zum Teil bereits Erfah-
tern untragbare Vereinfachungen gemacht werden g
Ein prominentes Beispiel hierfür ist die Simulation funk-
tionaler Materialien bzw. Chemikalien. 42 Der Aufbau von
f
Wir merken an, dass Banken i.A. nicht in die Kategorie KMU Materie beruht auf quantenmechanischen Effekten, welche
fallen; aufgrund eines hohen Maßes an Eigeninitiative wur- schon für kleine Moleküle auf klassischen Computern nicht
den sie dennoch in diese Studie mit aufgenommen. hinreichend genau simuliert werden können.
12(a) (b)
Abbildung 4: Übersicht über die 14 partizipierenden potenziellen Anwender. (a) führt die Unternehmensgrößen auf,
(b) zeigt die relative Häufigkeit von unterschiedlichen Arten von Interesse und Investitionsbereitschaft hinsichtlich
QC.
rung mit Quantentechnologien und speziell QC sam- weise hohe Involvierung der potenziellen Zulieferer-
meln. In vielen Fällen sind sich diese Unternehmen Unternehmen in die QC-Wertschöpfungskette hin,
ihrer potenziellen Rolle in der Wertschöpfungskette was in Übereinstimmung mit der obigen Diskussion
des QC aber nicht von vornherein bewusst, was einen steht. Nicht zuletzt sehen wir es als ein vielverspre-
weiterführenden Wissenstransfer erfordert. chendes Zeichen, dass mehrere deutsche KMU mit
Auf der Anwenderseite gibt es ebenfalls mit- hervorragendem Vorwissen und bereits bestehendem
telständische Unternehmen in einigen Wirtschafts- Bezug zu QC identifiziert werden konnten.
bereichen, die sich für QC interessieren und Bedarf
am Zugang zu dieser Technologie haben. Dies gilt
5 Angewandte Formate des
unserer Erfahrung nach besonders für die Bereiche
Finanztechnologie (z.B. in Bezug auf Betrugsauf- Wissenstransfers zur Begegnung
deckung oder Big Data Analyse) sowie Luftfahrt- der eruierten Bedarfe
und Automotive-Zulieferer. Nachfragen zur aktuel-
len QC-Entwicklung erhielten wir auch aus dem Be- Im Folgenden werden nun die Formate vorgestellt,
reich Venture Capital. Allerdings weisen in der Kate- welche von den Informationssbedarfen der Unterneh-
gorie der Anwender vermehrt größere Unternehmen men abgeleitet wurden und am vielversprechendsten
mit mehr als 1000 Beschäftigten Potenzial hinsicht- schienen, um das benötigte Wissen von der Forschung
lich QC auf, sodass hier keine klare Abgrenzung zu in die Wirtschaft zu transferieren.
KMU selbst gemacht werden kann. Ein zielgerichte-
ter Wissenstransfer ist jedoch auch hier vonnöten. 5.1 Einzelgespräche mit
Häufig wurde auch die Frage gestellt, wie ein Unternehmensvertreter:innen
Quantencomputer theoretisch Rechenvorteile erzie-
len kann. In der Tat machten wir die Erfahrung, Das Führen von Einzelgesprächen war das Hauptin-
dass die Frage nach dem wie in vielen öffentlichen strument unserer Studie. In den meisten Fällen er-
Vorträgen oder Berichten nur dürftig behandelt ist, folgten diese in Form von klassischen Telefonaten,
was vermutlich vor allem der Komplexität des Sach- und in einigen Fällen als Video-Telefonate. Letztere
verhalts geschuldet ist. Erfreulicherweise haben wir wurden von den Gesprächspartner:innen als äußerst
während der Studie eine simple sowie anschauliche
Erklärung eines effizienten Quantenalgorithmus ent-
Zulieferer Anwender
wickelt, deren Darlegung bei vielen Veranstaltungen
(bspw. in unserem Vortrag in der Jülicher Vortrags-
reihe Wissenschaft online 33 ) auf Begeisterung stieß.
Wir haben in unserer Studie den teilnehmenden
KMU einen Quanten-Score zugeteilt. Diese Bewer-
tung vereint dabei die Kriterien (i) wirtschaftliche
Nähe zu QC, (ii) Quantum-Readiness und (iii) un- Abbildung 5: Ergebnisse unserer 5-Sterne-Bewertung des
ternehmerisches Interesse in einer einzigen Punkt- Quanten-Scores, getrennt nach Zulieferern und Anwen-
zahl von 1 bis 5 Sternen. Bei dieser eigens für die dern und nur bezogen auf KMU. Die Daten deuten an,
Studie erstellten Bewertung fließen die drei genann- dass die angesprochenen Zulieferer derzeit mehr Potenzial
ten Kriterien zu gleichen Teilen ein. Abbildung 5 für Ihr Unternehmen hinsichtlich QC sehen als die Anwen-
zeigt die Ergebnisse. Diese weisen auf eine vergleichs- der.
13geeigneter Kommunikationsweg, gerade aufgrund der penseminar statt, zu dem wir als externer Sprecher
Pandemie-bedingten Einschränkungen, empfunden. eingeladen wurden, um einen Gastvortrag zu halten.
Diese Gespräche fanden häufig mit
Geschäftsführer:innen statt, in einigen Fällen 5.3 Öffentliche Präsentationen
aber auch mit Leiter:innen der Entwicklungsabtei-
lung oder mit aufgeschlossenen Mitarbeiter:innen. In Gegen Ende der Studie ergab sich, zum Teil aufgrund
einzelnen Fällen haben die Erstgespräche aufgrund unserer eigenen Initiative, die Möglichkeit, das eigene
des hohen Interesses zu weiteren Vorträgen vor Thema im Rahmen öffentlicher Veranstaltungen, die
mehreren Mitarbeiter:innen geführt (siehe Abschnitt von verschiedenen Organisatoren gehostet wurden
5.2). Durch diese Gespräche sammelten wir den (siehe auch Abschnitt 3), zu präsentieren. Bei eini-
Großteil der Informationen, die die Basis für die gen dieser Veranstaltungen trafen wir auf ein beson-
Bedarfsanalyse in Abschnitt 4 bildeten. ders breites Spektrum an Zuhörer:innen, angefangen
bei Unternehmer:innen über Wissenschaftler:innen
aus verschiedensten Forschungsbereichen bis hin zu
5.2 Vorträge vor Mitarbeiter:innen einzelner
Pressevertreter:innen oder auch politischen Entschei-
Unternehmen
dungsträger:innen.
Für einen Teil der interessierten Unternehmen wur- Diese Vorträge zu QC wurden von den Zuhörern
den auf die jeweilige Branche zugeschnittene, 30- bis durchweg positiv aufgenommen, auch wenn bald
45-minütige Vorträge zum Thema Quantencompu- deutlich wurde, dass die Inhalte im Normalfall nur
ting erstellt und gehalten. Diese Vorträge, die aus- einen groben Überblick über das Thema QC vermit-
nahmslos über Videokonferenzen gehalten wurden, teln können.
erfreuten sich großer Begeisterung. Die angesetzte
Diskussionszeit von etwa 15 bis 30 Minuten wurde 5.4 Erstellung eines
stets komplett genutzt. Dabei deckten die gestellten
Quantencomputer-Modells
Fragen, genauso wie die vorangegangenen Vorträge,
viele verschiedene Themengebiete ab: von der prin- Erfolgreicher Wissenstransfer lebt von anschaulichen
zipiellen theoretischen Funktionsweise von QC über und greifbaren Demonstrationen, die komplizierte
dessen technische Realisierung bis hin zu Anwendun- Technik und komplexe theoretische Konzepte ver-
gen und der staatlichen Förderung bei einem Einstieg einfacht darstellen. Um Interesse zu wecken sowie
in Forschungsprojekte. einen einfacheren Zugang zum Quantencomputing
Unser Angebot eines kostenfreien Vortrags stieß zu verschaffen, haben wir zusammen mit Wissen-
dagegen bei einigen Unternehmen nicht auf Zu- schaftler:innen und Ingenieur:innen am Forschungs-
spruch, was mit vollen Terminkalendern begründet zentrum Jülich, sowie mit einigen externen Part-
wurde bzw. auf wenig Anteilnahme an QC ner:innen, ein 50 cm hohes, tragbares Modell ei-
zurückzuführen war. Andererseits fand bei einer klei- nes Modell-Quantencomputers erstellt. Das Modell
nen Anzahl von Unternehmen ein regelmäßiges Grup- basiert auf einem supraleitenden Quantencomputer,
der im OpenSuperQ-Projekt 1 am Forschungszentrum
Jülich entwickelt wurde. Abbildung 6 zeigt eine Groß-
aufnahme eines zentralen Schaltkreises dieses Mo-
dells.
Anhand der Details des Modells lässt sich anschau-
lich und leicht die technische Komplexität der Ent-
wicklung eines supraleitenden Quantencomputers er-
klären, so natürlich auch Vertreter:innen aus Wirt-
schaft und Industrie. So wird etwa durch die sicht-
baren Kühlelemente und viele explizit eingebaute
Mikrowellenkabel und Bauelemente deutlich, dass
klassisch hergestellte Kühl- und Mikrowellentechnik
zentrale Bestandteile dieses Quantencomputers sind.
Abbildung 6: Nahaufname des QC-Modells, das während Andererseits lässt sich anhand des Modells zeigen,
der Studie erstellt wurde. Fokus liegt auf Quantenprozes- dass ein beträchtlicher Anteil der aktuellen Her-
sor (QPU) und zgh. Schaltkreisen. Foto: Helmut Timmer- ausforderungen der QC-Entwicklung im Bereich des
manns (FZJ/ZEA-2). klassischen Ingenieurwesens liegt.
14Abbildung 7: Fotos des Ausstellungsstands auf dem Digital Demo Day 2021, Düsseldorf 38 . Die Aussteller vor Ort
waren Daniel Zeuch (siehe u.a. linkes Bild), Daniel Stadler [QT.NMWP.NRW] (links im mittleren Bild) und Jan
Timper [Forschungszentrum Jülich] (nicht im Bild). Das in den Bildern gezeigte QC-Modell hat bei der Veranstaltung
viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Fotos: Radhika Vaidyanathan.
5.5 Ausstellung auf einer Industrie-Messe fert. Dies war häufig auch bei geringem unterneh-
merischen Engagement der Fall, denn viele unserer
Einer der ersten Einsätze des QC-Modells fand im Gesprächspartner:innen wiesen eine rege persönliche
Rahmen des Digital Demo Days 2021 38 statt, ei- Anteilnahme an dem Thema QC auf (vgl. etwa Abbil-
ner Start-up-Messe in Düsseldorf. Abbildung 7 zeigt dung 2). In einigen Fällen traf bei den Gesprächspart-
Fotos des Modells als alleiniges Ausstellungsstück ner:innen der Vorschlag, bei nationalen Verbundpro-
unseres Messestandes. Wie erhofft zog das Modell jekten mitzuwirken, auf Resonanz. Häufig machten
viel Aufmerksamkeit auf sich und sorgte dafür, dass wir allerdings die Erfahrung, dass begrenztes Kapi-
wir auf dieser Veranstaltung mit vielen interessierten tal bzw. Personal auch bei prinzipiellem Interesse an
Wirtschaftsvertreter:innen in Kontakt kamen. einer Forschungsbeteiligung ein klares Hindernis für
KMU darstellt.
6 Fazit und Ausblick Durch unsere Studie hat sich unsere Erwartung
bestätigt, dass viele KMU über für sie relevante wirt-
Rückblickend werten wir diese Studie als Erfolg. Zur schaftliche QC-Aspekte noch nicht Bescheid wissen.
Herausforderung des Transfers akademischen Wis- Dazu zählen beispielsweise die sehr spezifische An-
sens zum Thema Quantencomputing (QC) in die wendbarkeit von Quantencomputern, deren erwar-
Wirtschaft wurden zahlreiche Formate entwickelt teter enormer Gewinn an Rechenleistung in einigen
und getestet: direkte, persönliche Ansprache, ge- Disziplinen und die Tatsache, dass bestimmte deut-
schlossene und öffentliche Vorträge bzw. Netzwerk- sche Hightech-Zulieferer schon jetzt durch einen Ein-
treffen, sowie die Teilnahme an einschlägigen Messen. stieg in das Gebiet QC profitieren können. Damit ein-
Der Fokus lag dabei auf KMU, da diesen häufig nur hergehend deuten unsere gesammelten Daten darauf
geringe Ressourcen zur Verfügung stehen, um sich hin, dass potenzielle Anwender im Vergleich zu Zu-
mit aufstrebenden Technologien wie QC zu befas- lieferern (vor allem auf Grund des nur schwer vor-
sen. Im Lauf der Studie wurden viele Entscheidungs- hersehbaren Zeithorizonts des Erreichens der QC-
träger:innen in die Lage versetzt das Verhältnis ihres Marktreife) etwas weniger Interesse an QC aufweisen.
Unternehmens zum Quantencomputing zu beurtei- Dies spiegelt sich auch in dem Quanten-Score wider,
len. dessen Verteilung in Abbildung 5 dargestellt ist.
Die Resonanz auf unternehmerischer Seite war von In einigen Interviews wurde von Seiten der In-
vielen positiven Reaktionen geprägt: ein Großteil dustriepartner:innen das auch als “European Pa-
der angesprochenen Wirtschaftsvertreter:innen hat radox” 43,44 bekannte Phänomen thematisiert. Hier-
sich gerne mit dem Thema QC auseinandergesetzt nach wird in Deutschland zwar Spitzenforschung be-
und einen wertvollen Beitrag zu der Studie gelie- trieben, allerdings gelingt auf wirtschaftlicher Sei-
15te nur selten die Ausreifung neuartiger Technologi- Modells (siehe Abschnitt 5.4) als Exponat in Brüssel
en hin zu international konkurrenzfähigen Produk- im Auftrag der EU-Kommission ausgestellt.i Zudem
ten. Entsprechend besteht das Ziel im Bereich QC mündete die Erarbeitung des QC-Modells in zwei
nun weiterhin darin, dass Deutschland bzw. Europa FZJ-interne Nachfolgeprojekte, nämlich die Gestal-
in der industriellen Entwicklung von Quantencom- tungen (i) eines virtuellen QC-Modells 46 sowie (ii)
putern sowie deren Anwendungen im internationalen eines kleinen 3D-gedruckten QC-Modellsj . So wie
Vergleich aufholt bzw. nicht den Anschluss verliert. das ursprüngliche Modell selbst gehören nun auch
Wie bereits in der Einleitung 1 diskutiert ist dabei diese beiden häufig Verwendung findenden Wissen-
auch die Einbindung agiler KMU sinnvoll. Diese An- stransfermedien zum QC-Outreach-Repertoire des
sicht teilt auch die Bundesregierung, was exempla- Forschungszentrums Jülich.
risch durch eine Ausschreibung des Bundesministe- Daniel Zeuch, der Hauptautor der Studie, hat
riums für Bildung und Forschung (BMBF) für QC- während der Studienzeit breites Wissen auf vie-
Demonstrationsaufbauten 19,h aus dem Jahr 2021 be- len Ebenen der QC-Thematik dazugewonnen, et-
legt wird: In dieser Bekanntmachung wird explizit wa in Bezug auf Anwendungen für die Wirtschaft,
darauf hingewiesen, dass eine Kooperation zwischen Erklärungen der theoretischen Grundzüge von QCs
Wissenschaft und Wirtschaft mit besonderem Fokus für Laien, sowie über den experimentellen Aufbau
auf KMU eine Voraussetzung für Förderung ist. und die Funktionsweise bestimmter QCs im Labor.
Von den geplanten Wissenstransfer-Maßnahmen, Die Erfahrungen kommen ihm nun als Postdokto-
die im Förderantrag für diese Studie angegeben wa- rand am PGI-12 des FZJ, dem Institute for Quan-
ren, wurden die meisten erfolgreich umgesetzt. Da- tum Computing Analytics k , zugute. Dort füllt er
zu zählen (i) die Kontaktaufnahme mit wirtschafts- u.a. eine Rolle als Bindeglied zwischen Wissenschaft
nahen Wissenschaftler:innen und die zeitweise sehr und QC-Nichtexperten aus, bspw. im Industrie-
enge Zusammenarbeit mit der Koordinierungsstel- Anwendungsprojekt QUASIM 23 . Des Weiteren wirkt
le für Quantentechnologien des Landes Nordrhein- Daniel Zeuch an der Überarbeitung einer Studie zum
Westfalen (QT.NMWP.NRW), (ii) Interviews mit et- Thema “Entwicklungsstand Quantencomputer” 7 für
wa 10 Wissenschaftler:innen zum Stand der Technik das Bundesministerium für Sicherheit in der Infor-
und zu den Bedarfen der Forschung aus der Industrie mationstechnik (BSI) mit.
zum Aufbau einer QC-Wertschöpfungskette (deren Die zielgruppenspezifische Ausarbeitung von Wis-
Informationen in unsere Präsentationen und E-Mail- senstransferformaten, die Ermittlung und Kontakt-
Ansprachen eingingen) sowie (iii) die Erarbeitung aufnahme von QC-relevanten Unternehmen sowie die
und exemplarisches Testen von Wissenstranferforma- Auswertung von gesammelten Daten nehmen Zeit in
ten (siehe Abschnitt 5). (iv) Die Ergebnisse sind in Anspruch, die häufig während der wissenschaftlichen
Form dieses Berichts der Öffentlichkeit zugänglich. Arbeit nicht zur Verfügung steht. Dieser zielgruppen-
Der mit Abstand wichtigste Punkt (v) ist der direkte relevante Transfer von Wissen aus der Forschung in
Kontakt mit Vertreter:innen der Wirtschaft. In die- Wirtschaft und Gesellschaft ist beim Thema QC nach
sem Fall hatten wir statt der im Förderantrag inten- wie vor eine große Herausforderung, die es aufgrund
dierten 10 Interviews mit Vertreter:innen von insge- der oben beschriebenen Dringlichkeit–bspw. durch
samt 26 Unternehmen Kontakt, worunter in 22 Fällen weitere Wissenstransferstudien–anzunehmen gilt.
ausführliche Gespräche geführt und auf die Branche
zugeschnittene Vorträge gehalten wurden [vergleiche
Abbildung 2(a)]. Danksagung
Die während der Studie gewonnenen Erkenntnis-
se sowie die entwickelten Wissenstransferformate flie- Die zentralen Ergebnisse dieser Studie kamen durch
ßen in viele aktuelle FZJ-Aktivitäten im Bereich QC die rege Beteiligung potenzieller QC-Stakeholder zu-
ein, die zunehmend durch Kooperationen mit der stande. Unser Dank gebührt deshalb in erster Li-
Industrie geprägt sind [z.B. im Zusammenhang mit nie allen Unternehmer:innen, die sich die Zeit nah-
dem geplanten “Center for Quantum Science and men mit uns informative Gespräche zu führen. Bei
Engineering (CQSE)” 45 ]. Beispielsweise wird der- i
Siehe folgende Meldung: https://www.fz-juelich.de/
zeit eine Kopie des in der Studie erarbeiteten QC- de/aktuelles/news/meldungen/2022/schaustuecke-
erfolgreicher-europaeischer-grossforschung.
h j
Eine Übersicht über die Projekte, die derzeit in der Siehe bspw.: https://www.linkedin.com/posts/
genannten Maßnahme 19 gefördert werden, befindet danielzeuch_perhaps-some-of-you-remember-my-
sich hier: https://www.quantentechnologien.de/ post-on-activity-6977588358604537856-GBJZ/.
k
projektlandkarten/quantencomputing.html. https://www.fz-juelich.de/de/pgi/pgi-12
16einem noch so fernen und ungreifbaren Themenge- [2] Henning Kagermann, Florian Süssenguth,
biet wie dem Quantencomputing ist dies nicht selbst- Jorg Körner, and Annka Liepold. Innovati-
verständlich. onspotenziale der Quantentechnologien der
Diese Studie ist auch das Resultat vieler Diskussio- zweiten Generation. National Academy of
nen und Kooperationen des Hauptautors mit vielen Science and Engineering (acatech) Germa-
Wissenschaftler:innen, Ingenieur:innen und dem Un- ny, 2020. URL https://www.acatech.de/
terstützungspersonal am Forschungszentrum Jülich. publikation/innovationspotenziale-der-
Dazu zählen Anna Bauer, Sebastian Droege, Wolf- quantentechnologien/.
gang Speier, Luise Snyders, Dirk Schlotmann, Sil- [3] Henning Kagermann, Florian Süssenguth, Jorg
ke Behlau, Claudia Funk, Andrea Raccanelli, Anne Körner, and Annka Liepold. The Innovation
Schmidt, Roudy Hanna, Benedikt Frohn, Albert Her- Potential of Second-generation Quantum Tech-
tel, Jonas Kölzer, Markus Jerger, Daniel Weigand, nologies. National Academy of Science and
Henrdrik Bluhm, Maria Pohl, Jacqueline Lippertz, Engineering (acatech) Germany., 2020. URL
Herbert Feilbach, Jens Schnitzler, Lotte Geck, Mi- https://en.acatech.de/publication/the-
ke Haferkorn, Stefan Winkel, Helmut Timmermanns innovation-potential-of-second-
und Stefan van Waasen. Hervorheben möchten wir generation-quantum-technologies/.
weiterhin diejenigen Wissenschaftler:innen, die sich [4] Alexandra Heimisch-Röcker and Christina
für die Experten-Interviews in der Anfangsphase Müller-Markus. acatech HORIZONTE: Quan-
des Projekts zur Verfügung gestellt haben: Pavel tentechnologie. National Academy of Science
Bushev, David DiVincenzo, Frank Wilhelm-Mauch, and Engineering (acatech) Germany, 2020.
Tommaso Calarco, Carsten Degenhardt, Johannes URL https://www.acatech.de/publikation/
van den Boom, Kristel Michielsen, Thomas Lip- acatech-horizonte-quantentechnologie/.
pert und Markus Beckers. Viele wertvolle Beiträge
[5] Martin Streichfuss, Michael Alexander, Fre-
wurden auch von Kolleg:innen außerhalb des For-
derik Hammermeister, and Alexander Heuer.
schungszentrums geleistet; besonders hervorzuheben
Quantencomputer / Wann kommt der Durch-
sind hier Daniel Stadler (QT.NMWP.NRW), Oliver
bruch? Roland Berger GmbH, 2021. URL
Breunig und Marian Barsoum (beide Universität zu
https://newsroom-de.rolandberger.com/
Köln/ML4Q), Jörgen Stenarson (Low Noise Factory,
documents/quantencomputer-wann-kommt-
Schweden), Patrizia Herrmann und Jana Bodenstedt
der-durchbruch-410369.
(beide Digital Innovation Hub Düsseldorf), Chris-
tel Hofmann und Radhika Vaidyanathan. Wir bit- [6] Regina Finsterhölzl, Nicole Wittenbrink, Be-
ten um Nachsicht im Falle von versehentlichen Nicht- nedict Wenzel, Christoph Grzeschik, et al.
berücksichtigungen. Quantencomputing – Software für innovative
Wir möchten uns insbesondere bei Verena Thaler, und zukunftsfähige Anwendungen. Insti-
Hanna Buschan und Jan Timper (alle Forschungs- tut für Innovation und Technik (iit) in der
zentrum Jülich) für ihre tatkräftige Unterstützung VDI/VDE Innovation + Technik GmbH,
in Form von regelmäßigen Besprechungen, kriti- 2022. URL https://www.iit-berlin.de/
schen Begutachtungen unserer Arbeit, wegweisenden publikation/quantencomputing-software-
Ratschlägen und aufmunternden Worten während fuer-innovative-und-zukunftsfaehige-
der Studie bedanken. Geschätzte Hilfe beim Verfas- anwendungen/.
sen dieses Berichts lieferten neben Verena Thaler und [7] Frank K Wilhelm, Rainer Steinwandt, Brandon
Jan Timper auch Anna Bauer, Christel Hofmann so- Langenberg, Liebermann Per J, et al. Status
wie Daniel Stadler. of quantum computer development - Entwick-
Darüber hinaus gilt unser Dank der Helmholtz- lungsstand Quantencomputer. Bundesamt
Gemeinschaft für die Förderung der Studie. für Sicherheit in der Informationstechnik,
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