Das Rahmenprogramm der World of QUANTUM 2023

Chairs:

• Dr. Tatjana Wilk, Munich Quantum Valley
• Dr. Mira Wolf-Bauwens, IBM Quantum

Abstract:

Da die Quantentechnologien die Forschungslabors verlassen und in die Anwendung gebracht werden, ist es wichtig, sich ihrer sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen bewusst zu sein. Zudem muss eine Governance-Struktur entwickelt werden, die die Innovation in den Quantentechnologien zum Nutzen der Gesellschaft unterstützt. Politiker, Industrieführer, Investoren und die Öffentlichkeit müssen über Chancen und Risiken gut informiert sein. All dies ist leichter gesagt als getan, und deshalb diskutieren wir mit führenden Experten aus Forschung, Industrie und Politik über die Herausforderungen und Möglichkeiten für eine verantwortungsvolle Steuerung der Quantentechnologien.

Chair:

• Dr. Fabio Scafirimuto, Quantum Education, Outreach and Workforce Development EMEA Team Lead – IBM Quantum

Abstract:

Abstract folgt

Chairs:

• Dr. Sebastian Luber, Infineon
• Dr. Bernd Jungbluth, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
• Dr. Jürgen Stuhler, TOPTICA Photonics AG

Abstract:

Quantencomputer verheißen einen Paradigmenwechsel in der Datenverarbeitung und versprechen exponentielle Leistungsvorteile gegenüber klassischen Computern. Das Ausnutzen quantenmechanischer Eigenschaften ermöglicht einen neuartigen Zugang zu spezifischen, bisher kaum lösbaren Fragestellungen.

Insbesondere in Bereichen, in denen klassische Rechner an ihre Grenzen stoßen, können Quantencomputer einen unschätzbaren Vorteil bieten. Auch wenn heutige Systeme die Anforderungen für einen industriellen Einsatz noch nicht vollständig erfüllen, gibt es doch beeindruckende Entwicklungsschritte der Hardware. So lässt sich für die Zukunft ein Quantenvorteil auch in praktischen Anwendungen erwarten, etwa zur Energieeinsparung durch die Identifikation von effizienteren Katalysatoren oder für robustere Lieferketten durch leistungsfähigere Simulation.

Quantencomputer können mit einer Vielzahl von technologischen Ansätzen realisiert werden, von Atomen und Ionen über Diamanten und Halbleiter bis hin zu Supraleitern und Photonen. Im Panel geben ausgewählte Experten aus Industrie und Forschung einen Einblick in den aktuellen Stand der Entwicklung und das große Potenzial in der Anwendung.

Chairs:

• David Niehaus – Community Manager PlanQK, COO of Anaqor
• Dr. Andreas Böhm – Head of Thinknet Quantentechnologie at Bayern Innovativ
• Christoph Karl – Project manager Thinknet Quantentechnologie at Bayern Innovativ

Abstract:

Teil 1: Quantumcomputing Anwendungsbeispiele in Medizin, Mobilität und Logistik /

Teil 2: Quantumcomputing Anwendungsbeispiele in Finanzen, Energie und dem produzierenden Gewerbe

Quantuncomputing birgt enormes Potential für die Industrie der Zukunft. Doch wie genau sehen industrielle Anwendungsfälle aus und auf welche Branchen hat diese Technologie einen Impact? PlanQK – Plattform und Ökosystem für Quantenapplikationen und Bayern Innovativ präsentieren anwendungsnah erste Quantencomputing Use Cases aus den Branchen Mobilität und Logistik, Medizin, Energie, Finanzen und dem produzierenden Gewerbe.

Schnell wird klar, dass die mathematische Umsetzung auch in anderen Branchen seine Anwendung finden wird. In der abschließenden Podiumsdiskussion tauschen sich Vertreter führender deutscher Unternehmen zum Quantencomputing aus und geben einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.

Lernen Sie von den Early Adopters und vernetzen Sie sich mit der Community.

Chair:

• Dr. Stephanie Hesse-Ertelt, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF

Abstract:

Das FastGhost-Konsortium, bestehend aus den Partnern Fondazione Bruno Kessler, Single Quantum BV, Fraunhofer IOF, Friedrich-Schiller-Universität Jena und Kungliga Tekniska Hoegskolan, hat sich zum Ziel gesetzt, das System der Geisterbildgebung von der akademischen Forschung zur Anwendung zu bringen, indem es den Spektralbereich in das mittlere Infrarot erweitert und auf einem Scanning-Mikroskopsystem zum Laufen bringt. Die neuesten Ergebnisse und Errungenschaften des FastGhost-Projekts werden vorgestellt und diskutiert.

Chairs:

• Dr. Wilhelm Kaenders, TOPTICA Photonics AG
• Dr. Frank Kühnemann, Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM

Abstract:

Die Quantensensorik und die Quanten-Bildgebung nutzen gezielt präparierte Quantenzustände in Atomen und Festkörpern oder quantenmechanische Eigenschaften von Photonen, um neuartige Messkonzepte zu entwickeln und so Messverfahren mit höherer Nachweisempfindlichkeit, Präzision oder deutlich reduzierter Komplexität zu realisieren.

Dank dieser Eigenschaften bieten die Quantensensoren der neuen Generation nicht nur die Perspektive von Mehrwerten für bestehende Sensorik-Applikationen, sondern auch für die Erschließung neuer disruptiver Anwendungsfelder. Bekannte Beispiele für den fortgeschrittenen Entwicklungsstand sind neben den optischen Atomuhren atomare Magnetfeld- und Beschleunigungssensoren sowie optische Messverfahren mit verschränkten Photonen oder „gequetschtem“ Licht.

Die Session verbindet Beiträge von Unternehmen zu Cutting-edge-Entwicklungen von Quanten-Sensoren mit Einblicken in die aktuelle Forschung.

Chair:

• Dr. Fabio Scafirimuto, Quantum Education, Outreach and Workforce Development EMEA Team Lead – IBM Quantum

Abstract:

Abstract folgt

Chairs:

• Dr. Jürgen Stuhler, TOPTICA Photonics AG
• Dr. Ronald Holzwarth, Menlo Systems
• Florian Elsen, RWTH Aachen LLT, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Abstract:

Quantentechnologische Experimente und Anwendungen stellen höchste Anforderungen an teils neuartige, robuste und auf die jeweilige Anwendung optimierte klassische Technologien. Diese Schlüsseltechnologien ermöglichen das Präparieren, Kontrollieren sowie Auslesen komplexer Quantensysteme und sind zentraler Baustein bei der Errichtung eines Quanten-Ökosystems.

Zu den Schlüsseltechnologien zählen unter anderem eine Vielzahl optischer Technologien wie z.B. Laser, Photonenquellen, optische (Mess-)systeme oder photonische integrierte Schaltkreise. Neben diesen sind elektronische Komponenten (Detektoren, Zeiterfassungseinheiten, Modulatoren), Kryotechnik und die Herstellung maßgeschneiderter Komponenten essenziell für die zukünftige Umsetzung quantentechnologischer Anwendungen.

Die Session bietet einen Überblick über neueste Entwicklungen im Bereich der Schlüsseltechnologien für Quantenlösungen.

Chairs:

• Prof. Andreas Tünnermann, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
• Dr. Bettina Heim, OHB
• Dr. Felix Wissel, Deutsche Telekom Technik GmbH

Abstract:

Quantencomputer werden in naher Zukunft etablierte asymmetrische kryptographische Algorithmen brechen können. Damit ist ein sicherer Schlüsselaustausch für eine geschützte symmetrische Kommunikation nicht mehr gewährleistet. Quantenkryptographie bzw. Quantenschlüsselverteilung (engl.: Quantum Key Distribution oder QKD) bietet hier einen Ausweg an und kann, zusammen mit etablierten kryptografischen Verfahren und/oder der Post-Quanten-Kryptografie, eine „quantensichere“ Informationsübermittlung ermöglichen.

Bei der Quantenkommunikation werden Quantenzustände zwischen zwei oder mehreren Punkten übertragen. Dabei dienen Photonen, also kleinste Mengen an Licht, als Informationsträger und können per Faser oder Freistrahl, erdgebunden oder per Satellit verteilt werden. QKD ist eine vielversprechende und etablierte Anwendung der Quantenkommunikation. (Faserbasierte) QKD-Systeme sind bereits am Markt und europaweite und internationale Programme zielen darauf ab, den technologischen Reifegrad weiter zu erhöhen und eine Integration in bestehende Infrastrukturen zu ermöglichen. Kommerzielle wie öffentliche Anwender haben die Notwendigkeit des Wechsels zu quantensicheren Verfahren erkannt, wie beispielsweise durch Entwicklung und Aufbau einer Europäischen Quantenkommunikationsinfrastruktur (EuroQCI), durch Europäische Kommission und ESA, im Weltraum sowie durch den Zusammenschluss parallel entstehender nationaler QKD-Infrastrukturen.

Zur industriellen Umsetzung benötigt es die Koordination von Akteuren aus Bereichen wie klassischer Kryptographie, Systemsicherheit und -integration, Komponentenherstellung und Netzbetrieb. In Deutschland wurde hierzu der Deutsche Industrieverbund für Quantensicherheit (DIVQSec) zur Förderung einer nationalen Wertschöpfungskette gegründet.

Dieses Application Panel verbindet eine Einführung in die Quantenkommunikation mit anwendungsnahen Beiträgen aus Forschung und Industrie.

Chairs:

• Dr. Tatjana Wilk, Munich Center for Quantum Science and Technology
• Dr. Fabio Scafirimuto, Quantum Education, Outreach and Workforce Development EMEA Team Lead – IBM Quantum

Abstract:

Der Bereich der Quantentechnologien wächst sehr schnell und mit ihm die Nachfrage der Industrie nach Quantenexperten. Es müssen verschiedene Rollen besetzt werden, und daher werden Absolventen mit einer breiten Palette von Profilen benötigt. Neben einem grundlegenden Verständnis der Physik und der Quanteneffekte sind Kenntnisse in den Ingenieurwissenschaften und der Informatik für die erfolgreiche Entwicklung neuer Produkte und Anwendungen unerlässlich. Aus diesem Grund wurden an vielen Universitäten in der ganzen Welt neue, maßgeschneiderte Studiengänge an der Schnittstelle dieser Disziplinen eingerichtet.

Auch Unternehmen sind daran interessiert, die Kluft zwischen theoretischem Wissen und praktischen Fähigkeiten zu überwinden, und investieren daher in Schulungen und andere Bildungsangebote. Weitere Initiativen umfassen gezielte Schulungsprogramme für Fachleute, außerschulische Kurse für Schüler und vieles mehr. Um das Bewusstsein in der Öffentlichkeit zu schärfen und mögliche Missverständnisse abzubauen, werden neben diesen Entwicklungen auch breit angelegte Programme zur Öffentlichkeitsarbeit durchgeführt.