Quantentechnologien
Quantentechnologien sind eine Reihe neuer Werkzeuge und Systeme, die die einzigartigen Prinzipien der Quantenmechanik nutzen. Im Gegensatz zu klassischen Technologien, die auf binären Bits (0 oder 1) basieren, verwenden Quantentechnologien Quantenbits oder Qubits, die aufgrund von Phänomenen wie Superposition und Verschränkung gleichzeitig in mehreren Zuständen existieren können.
Diese Technologien versprechen, Industrien 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 Folge dieses Fortschritts ist die Bedrohung "Jetzt ernten, später entschlüsseln", bei der Gegner heute verschlüsselte Daten abfangen und speichern, um sie später mit Quantencomputern zu entschlüsseln.
Quantentechnologien entwickeln sich rasant von akademischer Forschung zur Kommerzialisierung, unterstützt durch bedeutende öffentliche und private Investitionen weltweit.
Mit knapp 13 Milliarden Euro (31 % der weltweiten Investitionen) ist Europa der zweitgrößte Investor in Quantentechnologien (Quelle: IQBN).
Quantentechnologien werden in drei Haupttechnologien unterteilt:
- Quantenkommunikation ist ein Spitzenfeld, das die Prinzipien der Quantenmechanik nutzt, um Informationen sicher zu übertragen. Im Gegensatz zur klassischen Kommunikation, die Daten mit Bits (0en und 1s) kodiert, verwendet die Quantenkommunikation Quantenbits (Qubits), deren Quanteneigenschaften (wie Superposition und Verschränkung) eine grundsätzlich sichere Kommunikation ermöglichen. Das ultimative Ziel der Quantenkommunikation ist es, ein Quanteninternet zu etablieren.
- Quantencomputing ist ein aufstrebendes Feld 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 repräsentieren können und es ihnen ermöglichen, bestimmte komplexe Probleme viel schneller zu lösen als traditionelle Systeme.
- Quantensensorik bezeichnet die Verwendung von Quantenphänomenen, um physikalische Größen (z. B. Zeit, Gravitation, Magnetfelder, Beschleunigung) mit extrem hoher Präzision und Empfindlichkeit jenseits der Grenzen klassischer Sensoren zu messen. Diese Technologien werden für Anwendungen in der Navigation ohne GPS, medizinische Bildgebung, Mineralexploration und Umweltüberwachung entwickelt.