Quantenforschung für Gesundheit, Energie und Umwelt

Wie lässt sich der Fortschritt der Quantenforschung in konkrete, praktische Lösungen für die Gesellschaft umsetzen? Diese Frage steht im Mittelpunkt der Helmholtz Quantum Use Challenge, einer Initiative von Helmholtz Quantum. Sie bringt Entwickler, Forscherinnen und Anwender aus verschiedenen Disziplinen zusammen, um Probleme in den Bereichen Gesundheit, Energie sowie Erde und Umwelt zu lösen.

Viele Wissenschaftler:innen gehen davon aus, dass beispielsweise Quantencomputing vor allem bei der Lösung komplexer Optimierungsprobleme und der Simulation von Quantensystemen bedeutende Fortschritte erzielen wird. Doch es ist ebenso denkbar, dass völlig neue Anwendungen entstehen, um etwa Erdbeben präziser vorherzusagen, die Ausbreitung von Krankheiten realistischer zu simulieren oder bei der Planung von Offshore-Anlagen die Meeresbedingungen genauer zu erfassen.

Solche Herausforderungen verlangen nach innovativen Lösungen – und genau diese können durch die Zusammenarbeit von Quantentechnologie-Entwicklern und Expertinnen aus anderen Bereichen Wirklichkeit werden.

Koordiniert wird die Helmholtz Quantum Use Challenge von der Plattform Helmholtz Quantum: Sie wurde 2020 gegründet, um die Quantenforschung innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft besser zu vernetzen. Unter der Leitung des Forschungszentrums Jülich verbindet Helmholtz Quantum die jeweiligen Fachleute der verschiedenen Helmholtz-Zentren und sorgt dafür, dass die Quantenforschung nicht in den Laboren bleibt, sondern in alle Bereiche der Gesellschaft wirkt – von der Politik bis zur Industrie.

Auch in der praktischen Anwendung setzt Helmholtz Quantum Maßstäbe, etwa mit der JUelicher Nutzer-Infrastruktur für Quantencomputing (JUNIQ) und der Helmholtz Nano Facility (HNF): JUNIQ ermöglicht den Zugang zu modernsten Quantencomputern und verbindet diese mit Supercomputern. Die HNF wiederum fertigt kleinste Quantenchips, die etwa in experimentellen Prototypen zum Einsatz kommen – wie im Projekt QSolid, an dem das Forschungszentrum Jülich und das Karlsruher Institut für Technologie beteiligt sind. Gemeinsam arbeiten sie dabei an einem Quantencomputer mit supraleitenden Qubits. Im Helmholtz Institut Mainz wird parallel ein weiterer Quantencomputer entwickelt, der auf Ionen-Fallen setzt.

Mit Projekten und Initiativen wie diesen verfolgt Helmholtz Quantum ein klares Ziel: Wir wollen neuartige Quantentechnologien so weiterentwickeln, dass sie zur treibenden Kraft in der Forschung werden – für die globalen Herausforderungen von heute und morgen.

Bild: QUANTUM, Univ. Main