JUNIQ/EPIQ Spring School on Quantum Computing 2026

Mit Quantencomputern lassen sich mathematische Probleme lösen, die konventionellen Computern für immer verschlossen bleiben werden. Mit jedem Qubit verdoppelt sich die Anzahl parallel durchführbarer Operationen. Dies wird es in Zukunft erlauben, bisher praktisch unlösbare Probleme effizient anzugehen.

Ein Quantencomputer rechnet mit Qubits. Im Gegensatz zu den Bits eines konventionellen Computers kann ein Qubit gleichzeitig Kombinationen (Superpositionen) aus den Werten 1 und 0 annehmen. Damit ist beim Rechnen eine parallele Verarbeitung verschiedener Eingaben möglich – es können sozusagen mehrere mögliche Lösungen zeitgleich ausprobiert werden. Das macht Quantencomputer so viel schneller und effizienter als klassische Rechner und selbst Supercomputer.

Als Quanten bezeichnet man die kleinstmögliche Einheit einer physikalischen Größe. Sie ist nicht weiter teilbar. Ein Beispiel für Quanten sind die Photonen oder auch Lichtteilchen, aus denen elektromagnetische Strahlung besteht.

Quantenbits oder Qubits sind die kleinste Recheneinheit eines Quantencomputers – so wie die Bits bei einem konventionellen Computer. Der Unterschied: Quantenbits können die Zustände 0 und 1 gleichzeitig annehmen.

Quantengatter sind die elementaren Rechenoperationen eines Quantencomputers. Es handelt sich dabei nicht um physikalische Bauteile, sondern um zeitlich steuerbare Interaktionen der Qubits miteinander oder mit ihrer Umgebung. Die Qualität dieser Gatteroperationen lässt sich mit unserer MAGIC-Technologie signifikant steigern.

Die Anwendungsmöglichkeiten von Quantencomputern sind vielfältig. Sie reichen von Fragen der Grundlagenforschung, wie etwa der Simulation großer Quantensysteme, bis zu Problemstellungen aus Logistik, Finanzwesen, Chemie oder dem maschinellen Lernen.

Qubits sind extrem empfindlich. Damit sie stabil genug sind, um Berechnungen durchführen zu können, müssen sie gegen äußere Einflüsse abgeschirmt und Wechselwirkungen ausgeschlossen werden. Dazu sind aufwendige Verfahren nötig, die die Qubits bis zum absoluten Nullpunkt, auf -273,15 °C, herunterkühlen. Durch unsere MAGIC-Technologie lässt sich dies erheblich vereinfachen.

Funktionierende Rechner mit bis zu Dutzenden Qubits existieren bereits – und können erste spezielle Testprobleme lösen, für die klassische Rechner sehr viel länger bräuchten. Bis ein völlig frei programmierbarer Quantencomputer für industrielle Anwendungen interessant wird, ist aber noch einiges zu tun: Die Zahl der Qubits und insbesondere die Qualität der Gatteroperationen, also der einfachsten Rechenschritte, müssen erhöht werden.