Quantensprung in Garching
Am Leibniz-Rechenzentrum in Garching wird mit „Euro-Q-Exa“ eine Technologie vorgestellt, die als Wegbereiter für die nächste Generation digitaler Höchstleistung gilt.
Trotz gigantischer Rechenleistungen stoßen klassische Supercomputer bei hochkomplexen Problemen oft an ihre Grenzen. In Garching ist es Forschern am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) gelungen, die Grenzen deutlich zu verschieben. Sie stellen mit „Euro-Q-Exa“ – das steht für „Europäisches Quantencomputing für Exascale-HPC“ – eine Technologie in den Dienst, die bahnbrechend für die Zukunft digitaler Rechenleistung sein könnte.
Die Hybrid-Revolution: Teamwork zwischen Bit und Qubit
Das Besondere am Standort Garching ist nicht allein die neue Hardware, sondern ihre Integration. Der Quantencomputer wird direkt mit dem bestehenden Supercomputer SuperMUC-NG gekoppelt. Anstatt als Solist aufzutreten, fungiert der Quantenrechner als spezialisierter Beschleuniger. Während der klassische Supercomputer die allgemeine Datenverarbeitung steuert, übernimmt die Quanteneinheit jene mathematischen „Härtefälle“, die herkömmliche Prozessoren überfordern würden. Dazu gehören etwa komplexe chemische Simulationen oder logistische Optimierungsprozesse in Echtzeit.
Europäisches Know-how statt Silicon Valley
In einem Feld, das oft von den USA und China dominiert wird, setzt Garching auf europäische Innovation. Die Anlage stammt vom finnisch-deutschen Unternehmen IQM, einer Ausgründung der Aalto-Universität. Finanziert wurde das Projekt maßgeblich durch das EuroHPC Joint Undertaking der EU. Zur feierlichen Inbetriebnahme am Donnerstag unterstreicht der Besuch der EU-Vizepräsidentin Henna Virkkunen die strategische Bedeutung des Projekts für die digitale Souveränität Europas.
Die Technik: Kälte für mehr Speed
Physikalisch basiert Euro-Q-Exa auf supraleitenden Qubits. Um stabil arbeiten zu können, muss das System auf minus 273 Grad Celsius heruntergekühlt werden – nahe am absoluten Nullpunkt. Paradoxerweise ist das System trotz dieses extremen Kühlaufwands effizienter im Betrieb: Laut LRZ ist der Stromverbrauch geringer als der des klassischen SuperMUC-NG.
Was Quantenrechner anders machen
Der entscheidende Unterschied liegt in der Logik der Informationsverarbeitung. Klassische Computer arbeiten linear mit Bits (0 oder 1). Quantencomputer jedoch nutzen Qubits, die dank quantenphysikalischer Effekte viele Zustände gleichzeitig einnehmen können. Dadurch müssen Lösungswege nicht mühsam nacheinander abgearbeitet werden; die Maschine findet die optimale Antwort in gewaltigen Datenmengen nahezu simultan.
Echter Mehrwert: das „digitale Reagenzglas“ und staufreie Städte
Die Einsatzgebiete von Quantencomputern in der Praxis sind vielfältig und versprechen Durchbrüche in Rekordzeit. Zum Beispiel in der Pharmaforschung: Moleküle sind selbst Quantenobjekte. In einer Art digitalem Reagenzglas lässt sich simulieren, wie Medikamente an Viren andocken, was jahrelange Laborversuche abkürzen könnte.
Auch im Bereich Logistik gibt es Entwicklungen. Forscher arbeiten an Konzepten für ein intelligentes Flugplanmanagement, das bei Unwettern hunderte Verbindungen in Echtzeit so umleitet, dass Chaos ausbleibt. Und für das autonome Fahren sollen beispielsweise tausende Routen gleichzeitig optimiert werden, um den Verkehrsfluss in Metropolen wie München perfekt zu steuern.
Und wie sicher sind die Passwörter?
Ein vieldiskutiertes Schreckensszenario ist das Knacken von Verschlüsselungen, etwa beim Online-Banking oder bei Kryptowährungen wie Bitcoin. Hier gibt die Wissenschaft vorerst Entwarnung: Der Rechner in Garching startet mit 53 Qubits und soll bis Jahresende auf 150 erweitert werden. Um gängige RSA-Verschlüsselungen zu knacken, wären nach heutigem Stand rund 20 Millionen Qubits nötig; für den Bitcoin-Algorithmus sogar über 300 Millionen. Von einer Gefahr für die Cybersicherheit scheint die aktuelle Generation also noch Lichtjahre entfernt.
