Mit der Moonshot-Strategie zum Quantencomputer

Die Erwartungen sind hoch gesteckt. „Quantencomputer haben das Potenzial, das nächste große wissenschaftliche Instrument für bahnbrechende Entdeckungen zu werden“, sagt Krista Svore, Leiterin des Bereichs Applied Research für Quantencomputing bei Nvidia. Auf dem Nvidia Quantum Day im April 2026 zog sie einen Vergleich mit dem Mikroskop, das einst die Zelle sichtbar machte und damit den Weg für die moderne Molekularwissenschaft und Medizin ebnete. Quantencomputer könnten eine ähnliche Rolle spielen. "Sie können Aspekte unserer Welt offenbaren, die wir heute ohne diese Technologie schlicht nicht verstehen können", so die Expertin. 

In den USA sind Quantencomputer längst kein Forschungsprojekt mehr, sondern ein wichtiges Industriefeld mit Milliardenumsätzen. Die Boston Consulting Group prognostiziert für das Jahr 2030 ein globales Marktvolumen von fünf Milliarden US-Dollar (US$). Es entstehen neue Geschäftsfelder für Fertigung, Rechenzentren, Kühlung und Steuerung – mit guten Marktchancen auch für deutsche Unternehmen.  

USA schreiben Wettbewerb für Quanten-Durchbruch aus 

Die möglichen wissenschaftlichen Fortschritte sind so vielversprechend, dass sich die USA nicht länger gedulden wollen. Mit einer Executive Order machte US-Präsident Donald Trump im Juni 2026 die Entwicklung eines praktischen Quantencomputers zur nationalen Chefsache.  

Die Umsetzung ließ nicht lange auf sich warten. Bereits einen Tag nach dem Erlass der Executive Order rief das Department of Energy das Programm Quantum Genesis und den Wettbewerb Q Competition ins Leben. Bis Ende 2028 soll daraus ein wissenschaftlich nutzbarer Quantencomputer hervorgehen. „Mit Quantum Genesis bringen wir die nationalen Labore, Universitäten und innovativen Unternehmen der USA zusammen, um den weltweit ersten wissenschaftlich relevanten, fehlertoleranten Quantencomputer zu entwickeln und in Betrieb zu nehmen“, sagte Energieminister Chris Wright bei der Vorstellung des Programms.  

Doch vor allem an dem unscheinbaren Wort „fehlertolerant“ zeigt sich die ganze Komplexität des Quantencomputings. Klassische Computer verarbeiten Informationen in Form von Bits, die nur zwei Zustände kennen – 0 oder 1. Quantencomputer arbeiten hingegen mit subatomaren Teilchen, sogenannten physikalischen Qubits, die nicht nur den Zustand 0 oder 1 annehmen, sondern auch gleichzeitig 0 und 1 repräsentieren können. Aus diesem Grund arbeiten Quantencomputer wesentlich schneller und leistungsfähiger. Für die Wissenschaft wäre dies ein Meilenstein. Mit dem geplanten Quantencomputer könnten erstmals Berechnungen in Bereichen wie Chemie, Materialforschung oder Plasmaphysik möglich werden, die selbst die leistungsfähigsten Supercomputer heute nicht bewältigen können. 

Bei Qubits zählt Qualität, nicht Quantität 

Entscheidend ist bei den Qbits nicht die Anzahl, sondern die Zuverlässigkeit. Quanteninformationen sind äußerst störanfällig, sodass bereits geringe Umwelteinflüsse wie Wärme, Strahlung oder Rauschen die Berechnungen verfälschen können. Aus diesem Grund werden über den komplizierten Prozess der Quantenfehlerkorrektur viele fehleranfällige physikalische Qubits zu einem stabilen logischen Qubit zusammengefasst. 

Der bis 2028 geplante Quantencomputer soll eine niedrige dreistellige Zahl von logischen Qubits erreichen. In vorausgehenden Veröffentlichungen war von etwa 150 bis 250 logischen Qubits die Rede. Sollte die Hersteller dieses Ziel erreichen, würde sich der Durchbruch des Quantencomputings deutlich beschleunigen. Führende Unternehmen wie IBM hatten Rechner mit rund 200 logischen Qubits bislang erst für 2029 in Aussicht gestellt. 

USA legen Grundstein für neue Quantenindustrie  

Gleichzeitig kommt mit Quantum Genesis eine Entwicklung in Gang, die auch für deutsche Unternehmen interessant ist: Bei dem Programm geht es nicht nur um den Quantencomputer selbst. Die USA nutzen die Initiative auch, um eine neue Wertschöpfungskette für Quantentechnologien aufzubauen: Die physikalischen Qubits können auf verschiedene Weise erzeugt werden, etwa mit supraleitenden Schaltkreisen, Ionenfallen, neutralen Atomen, Photonen oder Spins in Diamanten. Welche Plattform sich durchsetzt, ist noch offen - langfristig könnten verschiedene Modalitäten auch nebeneinander existieren. Das Programm Quantum Genesis ist deshalb bewusst technologieneutral ausgestaltet. 

Um sich eine technologische Führungsrolle zu sichern, arbeiten die USA mit Hochdruck daran, für die unterschiedlichen Qubit-Plattformen eigene Liefer- und Wertschöpfungsketten aufzubauen. Die Anforderungen unterscheiden sich dabei. Während neutrale Atome und Ionenfallen hochpräzise Laser-, Optik- und Vakuumsysteme benötigen, kommt es bei supraleitenden Qubits vor allem auf leistungsfähige Kryotechnik und Kühlung nahe dem absoluten Nullpunkt an. 

Jedoch gibt es eine Gemeinsamkeit: Fast alle Quantenarchitekturen bauen auf deutschen Kernkompetenzen auf. Gelingt der Quanten-Durchbruch, könnten sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette erhebliche Marktchancen eröffnen. "Bis 2040 wird der globale Markt für die Schlüsseltechnologien des Quantencomputings ein Volumen von 170 Milliarden US$ erreichen", sagte Tomek Schulz, Co-Founder des deutschen Start-ups kiutra bei einem Event des German Accelerators in San Francisco. Das Unternehmen aus München entwickelt magnetische Kryokühlsysteme, die ohne das knappe und teure Helium-3 auskommen. 

 

Runde, violett, blau und grün schillernde Halbleiterscheibe mit regelmäßig angeordneten Chipstrukturen für die Herstellung von Quantenchips. | © IBM

Die ersten großen Quantenfabriken entstehen 

Mit kräftigen Finanzhilfen sorgen die USA nun dafür, dass der Aufbau der Quantenindustrie vorankommt. Im Mai 2026 stellte die US-Regierung rund zwei Milliarden US$ aus dem CHIPS and Science Act bereit, um eine heimische Quanteninfrastruktur aufzubauen. Dazu gehören die zwei ersten großen Quanten-Foundries: Das Unternehmen Global Foundries erhält 375 Millionen US$ zum Aufbau der Geschäftseinheit Quantum Technology Solutions. Die Foundry soll Hardware für unterschiedliche Quantenmodalitäten fertigen wie Quantenprozessoren oder kyrogene Steuer- und Auslesechips. IBM wiederum erhält eine Milliarde US$ für die neue Quanten-Foundry Anderon in Albany (New York). Die insgesamt zwei Milliarden teure Fertigung soll zunächst 300-Millimeter-Wafer für supraleitende Quantenprozessoren herstellen und später auch weitere Quantenplattformen unterstützen. 

Die restlichen Mittel erhalten sieben spezialisierte Quantenunternehmen, um technologische Herausforderungen zu lösen und Großanlagen zu errichten. PsiQuantum plant in Chicago den Bau eines Quantencomputers mit langfristig bis zu einer Million physischer Qubits. Aus dem Fördermitteltopf erhält PsyQuantum rund 100 Millionen US$, um photonische Komponenten für Quantencomputer wie optische Schaltelemente oder Detektoren entwickeln zu können. Das Mannheimer Unternehmen Extoll liefert bereits Komponenten und Chiplets für die Datenkommunikation innerhalb des photonischen Quantencomputers. 

Kooperation mit internationalen Partnern 

Beim Aufbau der Quantenindustrie setzt Washington auch unter Trump auf ein Bündnis vertrauenswürdiger Staaten. Nur drei Tage nachdem US-Präsident Trump seine Exekutivorder unterzeichnete, fand in Washington der zweite Pax Silica Summit statt. Dabei trat Deutschland der inzwischen 24 Staaten umfassenden Pax-Silica-Initiative bei. Ziel des Bündnisses ist der Aufbau vertrauenswürdiger Lieferketten für Zukunftstechnologien wie Halbleiter, Künstliche Intelligenz und Quantencomputing. 

Dies garantiert deutschen Unternehmen zwar keine Aufträge, verbessert jedoch die Voraussetzungen bei Ausschreibungen und Partnerschaften als vertrauenswürdige Zulieferer berücksichtigt zu werden.