life-science Karriere Services, Foto: (c) Valeria Seggio, Quantencomputer in der CloudUnter der Leitung des Physikers Philip Walther von der Universität Wien entwickeln und erforschen Wissenschafter*innen im Rahmen eines Christian Doppler Labors neue vielseitige und praxisnahe Anwendungen für Quantencomputer. Durch das Bereitstellen eines photonischen Quantencomputers in der Cloud werden Wissenschafter*innen und die breite Öffentlichkeit die Möglichkeit haben, selbst auf diese Technologie zuzugreifen und eigene Quantenalgorithmen auszuführen. Die Forschung erfolgt im Rahmen eines neu eröffneten Christian Doppler Labors.

Von der Grundlagenforschung in die Anwendung

Die Forschergruppe um Philip Walther, Sprecher der Gruppe Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation der Universität Wien, wird in Zusammenarbeit mit dem Internetunternehmen Tencent Mobility, photonische Quantencomputer entwickeln und diese der online Community via Web-Access zugänglich machen. Dieser freie Zugang zur Technologie soll dazu beitragen, durch die Nutzer auf weitere völlig neue und kreative Anwendungsmöglichkeiten von Quantencomputern zu kommen. Zu den wesentlichsten Merkmalen von Quantencomputern zählen deren Sicherheit, die bisher von keiner anderen Technologie erreicht wird, und ihre enorme Rechenleistung. Während klassische Computer entsprechend nach dem Dualsystem “entweder Eins oder Null” funktionieren, können bei Quantencomputer einzelne Werte “sowohl Eins als auch Null” sein. Es können mehrere Werte gleichzeitig verarbeitet werden. Wirtschafts- und Forschungsministerin Margarete Schramböck betont: “die Entwicklung von Quantentechnologie erschließt der Gesellschaft eine Welt voller neuer Anwendungsmöglichkeiten. Dazu gehört auch eine nie dagewesene Datensicherheit für Computer oder komplexe Berechnungen, die selbst die stärksten herkömmlichen Computer nicht schaffen würden.”

Für jeden zugängliche Anwendungen

Ziel dieses Christian Doppler Labors ist die Entwicklung von Quantencomputern und Quanten-Computer Clouds, die für wissenschaftliche Untersuchungen und praxisnahe Anwendungen geeignet sein werden. “Darüber hinaus wollen wir Gesellschaft und Industrie auf diese leistungsstarke Technologie vorbereiten, indem wir unseren photonischen Quantencomputer in der Cloud online zugänglich machen”, betont Laborleiter Philip Walther: “Dies ermöglicht es, Studierenden, Wissenschafter*innen und der breiten Öffentlichkeit, Quantenalgorithmen über das Internet auf echter Hardware auszuführen.”

Dafür werden die Erfahrungen des Unternehmenspartners Tencent Mobility genutzt werden, der als ein Teil von Tencent zu den weltweit größten Anbietern von Web-basierten Programmen – darunter das Instant Messaging Programm “WeChat” mit mehr als einer Milliarde Nutzer*innen –  gehört. Zusätzlich eröffnet das Wissen des Unternehmenspartners im Bereich Web Access und Online Apps auch Möglichkeiten für neuartige Implementierungen von Algorithmen; zum Beispiel könnten Berechnungen des Quantencomputers möglicherweise in verschiedenen zukünftigen Online-Apps integriert werden.

Aufbauend auf dem Online-Quantencomputer-Setup wird die in diesem Christian Doppler Labor entwickelte Quantencomputertechnologie für die Demonstration von neuen Anwendungen genutzt werden. Ein zentraler Fokus werden neuartige Algorithmen und Protokolle sein, die auf den Prinzipen der Quantenphysik beruhen. Solche Anwendungen umfassen sichere Quantencomputer und Quantennetzwerke, Maschinelles Lernen sowie Berechnungen, bei denen optische Quantensysteme ihre Vorteile ideal ausspielen können.

Photonen als ideale Quanteninformationsträger

Von besonderem Interesse sind Quantencomputer, die sich die Eigenschaften der Quantenphysik zunutze machen. Unter den vielen verfügbaren physikalischen Plattformen bieten Einzelphotonen aufgrund ihrer Robustheit und guten Manipulationsmöglichkeiten einzigartige Vorteile für Anwendungen im Bereich der Quanteninformationsverarbeitung. Darüber hinaus macht die intrinsische Mobilität der einzelnen Photonen diese zu den idealen Quanteninformationsträgern für Quantennetzwerke und delegierte Quantencomputer Clouds.

Über Christian Doppler Labors

In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende WissenschafterInnen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW).

Derzeit sind sechs CD-Labors an der Universität Wien eingerichtet. Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 20 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.900 Mitarbeiter*innen, davon 6.900 Wissenschafter*innen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: Derzeit sind rund 89.000 nationale und internationale Studierende inskribiert; mit 178 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung. www.univie.ac.at

Wissenschaftlicher Kontakt
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Philip Walther
Quantenoptik, Quantennanophysik und Quanteninformation
Universität Wien
T +43-1-4277-725 60
philip.walther@univie.ac.at