Quantentechnologien
Quantentechnologien sind eine Reihe neuer Werkzeuge und Systeme, die sich die einzigartigen Prinzipien der Quantenmechanik zunutze machen. Im Gegensatz zu klassischen Technologien, die auf binären Bits (0 oder 1) beruhen, verwenden Quantentechnologien Quantenbits oder Qubits, die aufgrund von Phänomenen wie Überlagerung und Verschränkung in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren können.
Diese Technologien versprechen, die Industrie zu revolutionieren, indem sie komplexe Probleme lösen, die derzeit außerhalb der Reichweite klassischer Computer liegen, die Sicherheit erhöhen und neue wissenschaftliche Entdeckungen ermöglichen. Eine entscheidende Auswirkung dieses Fortschritts ist die " Jetzt ernten, später entschlüsseln" -Bedrohung, bei der Angreifer heute verschlüsselte Daten abfangen und speichern, um sie in Zukunft mit Quantencomputern zu entschlüsseln.
Quantentechnologien entwickeln sich rasant von der akademischen Forschung zur Kommerzialisierung und werden weltweit durch erhebliche öffentliche und private Investitionen unterstützt.
Mit knapp 13 Mrd. € (31 % der weltweiten Investitionen) ist Europa der zweitgrößte Investor in Quantentechnologien (Quelle: IQBN).
Quantentechnologien werden in drei Haupttechnologien unterteilt:
- Die Quantenkommunikation ist ein hochmodernes Gebiet, das die Prinzipien der Quantenmechanik nutzt, um Informationen sicher zu übertragen. Im Gegensatz zur klassischen Kommunikation, bei der Daten mit Bits (0s und 1s) kodiert werden, werden bei der Quantenkommunikation Quantenbits (Qubits) verwendet, deren Quanteneigenschaften (wie Überlagerung und Verschränkung) eine grundlegend sichere Kommunikation ermöglichen. Das ultimative Ziel der Quantenkommunikation ist die Etablierung eines Quanteninternets.
- Quantencomputing ist ein aufstrebendes Gebiet der Informatik und des Ingenieurwesens, das die Prinzipien der Quantenmechanik nutzt, um Informationen auf grundlegend neue Weise zu verarbeiten. Im Gegensatz zu klassischen Computern, die Bits (0 oder 1) verwenden, verwenden Quantencomputer Qubits, die mehrere Zustände gleichzeitig darstellen können, wodurch sie bestimmte komplexe Probleme viel schneller lösen können als herkömmliche Systeme.
- Unter Quantensensorik versteht man die Nutzung von Quantenphänomenen, um physikalische Größen (z.B. Zeit, Schwerkraft, Magnetfelder, Beschleunigung) mit extrem hoher Präzision und Empfindlichkeit über die Grenzen klassischer Sensoren hinaus zu messen. Diese Technologien werden für Anwendungen in der Navigation ohne GPS, in der medizinischen Bildgebung, in der Mineralexploration und in der Umweltüberwachung entwickelt.