ÖFIT-Trendsonar QuantenIKT

Quanten-IKT – ein neues Paradigma

Die Idee einer Informations- und Kommunikationstechnologie, deren Funktionsweise und Eigenschaften stark auf Prinzipien der Quantenphysik basiert, hat ihre Wurzeln in den 1980er Jahren. Nachdem Überlegungen hierzu lange überwiegend theoretischer Natur waren, hat die technische Entwicklung in den letzten Jahren Fahrt aufgenommen. Die Rechenleistung von Quantencomputern wächst in kurzen Abständen und die mit Quantenkommunikation überbrückten Distanzen nimmt zu. Technologie-Giganten haben sich ehrgeizige Ziele für die weitere Entwicklung gesteckt und weltweit werden finanzielle Ressourcen zu Verfügung gestellt und Initiativen gegründet.

Beim Quantencomputing und bei der Quantenkommunikation werden quantenphysikalische Effekte gezielt für die Informationsverarbeitung genutzt. Aufgrund dieser quantenphysikalischen Effekte funktioniert Quanten-IKT grundsätzlich anders als klassische IKT und ist deshalb auch nicht als nächste Entwicklungsstufe derselben anzusehen. Sie steht zudem nicht zwangsläufig in Konkurrenz mit klassischer IKT und soll und wird diese nicht generell ablösen. Während klassische IKT in vielen Anwendungsbereichen stark ist, verspricht Quanten-IKT in anderen Bereichen erhebliche Leistungssprünge. Zum Beispiel lassen sich Quantensysteme nur schlecht mit klassischen Rechnern simulieren. Bei Quantenrechnern könnte dies anders sein, was zum Beispiel Verbesserungen bei chemischen Verfahren zur Folge haben könnte. Die breite Praxistauglichkeit von Quanten-IKT steht aktuell noch aus. Hierfür sind Fortschritte in verschiedenen Bereichen wie etwa Software und Architektur erforderlich. Trotzdem ist die Auseinandersetzung mit Quanten-IKT schon heute relevant, da Durchbrüche schnell erhebliche Auswirkungen haben können, zum Beispiel auf die Sicherheit etablierter kryptografischer Verfahren.

Vorstellung des Trendsonars

Für dieses ÖFIT-Trendsonar haben wir in einem mehrstufigen Prozess Technologien aus dem Forschungsfeld Quantencomputing und Quantenkommunikation identifiziert. Das Trendsonar bietet Ihnen eine Übersicht und Analyse wichtiger derzeitiger und zukünftiger Technologien in den Bereichen Software, Architektur, Systemkomponenten, Qubits und Anwendungen.
Die vorgestellten Technologien lassen sich in ihrem tatsächlichen Einsatz nicht immer klar genau einem der fünf Bereiche zuordnen, letztere helfen jedoch bei der Orientierung im hochdynamischen Feld der Quanten-IKT. Jede Technologie wurde bei der Analyse anhand mehrerer Charakteristika bewertet.

Der Zeitraum bis zum technologischen Durchbruch ist eine Einschätzung, wie lange es noch dauern wird, bis die Technologie selbst oder als Teil eines größeren Systems nachweislich zuverlässig, robust, klassischen Alternativen zumindest ebenbürtig, nützlich und nutzbar ist.

Jede Technologie wird ergänzend durch fünf qualitative Bewertungskriterien charakterisiert:

Die Zukunftsfähigkeit gibt an, wie hoch das Potenzial der Technologie ist. Je größer der Wert ist, desto mehr versprechen sich Expert:innen von dieser Technologie.

Reife bezeichnet den geschätzten Entwicklungsgrad einer Technologie. Je höher dieser Wert eingeschätzt wird, desto ausgereifter ist die Technologie oder Methode.

Die Kenngröße Angebot bezeichnet die Verfügbarkeit von und Menge an vorhandenen Marktlösungen und Produkten. Je höher der Wert, desto vielfältiger ist die Angebotslage.

Die Nachfrage nach einer Technologie ist eine Kenngröße für die tatsächliche Nutzung und Verbreitung vorhandener Marktlösungen.

Standardisierung beschreibt die Verbreitung und Relevanz bestehender Standards. Je höher der Wert, desto etablierter und zahlreicher sind verfügbare Standards.

Ergänzend werden quantitative Kenngrößen dargestellt. Hierzu wurden Daten aus Forschungsförderprogrammen auf Bundesund EU-Ebene, aus Gründungsplattformen, aus Normungs-, Patent- und wissenschaftlichen Literaturdatenbanken, aus Suchmaschinenanfragen und aus dem Social-Media-Bereich herangezogen.

• Anzahl nationaler und europäischer Forschungsförderungsprogramme
  hoch (> 999), mittel (100 - 999), gering (0 - 99)
• Entwicklung wissenschaftlicher Publikationen 2013 – 2017 verglichen mit 2018 – 2022
  Anstieg, Abnahme, gleichbleibend
• Anzahl innovationsorientierter Gründungen seit 2011
  hoch (> 19), mittel (10 - 19), gering (0 - 9)
• Entwicklung von Suchanfragen zwischen 2013 - 2017 verglichen mit 2018 - 2022
  Anstieg, Abnahme, gleichbleibend
• Anzahl der Patentfamilien mit min. einem erteilten Patent
  hoch (> 99), mittel (10 - 99), gering (0 - 9)
• Anzahl der Erwähnungen in journalistischen Medien zwischen 2017 und 2022
  hoch(> 999), mittel (100 - 999), gering (0 - 99)