Innovationsfelder

Quantentechnologien

Ein Sprung in die Zukunft der Technik

Quantentechnologie ist ein neues Gebiet der Technik, in dem Effekte der Quantenphysik in praktische Anwendungen mit Disruptionspotenzial umgesetzt werden. Indem einzelne Quanten kontrolliert und ihre Charakteristika genutzt werden, kann Quantentechnologie insbesondere in den Bereichen Quantensensorik, Quanteninformatik und Quantenkryptographie den Weg für zukünftige Technologien freimachen.

Quantentechnologien

Technik von Morgen

Quantentechnologien erschlie?en eine Welt voller neuer technischer M?glichkeiten. Diese Transformationstechnologien sind darauf ausgerichtet, sich mit den weltweit dringlichsten Trends wie Urbanisierung, Klimawandel und Demografie auseinanderzusetzen. Bosch engagiert sich in drei Bereichen, die besonderes Potenzial haben, nachhaltige Ver?nderungen herbeizuführen.

Quantensensoren werden zukünftige Sensoren signifikant verbessern und sind der Schlüssel, um Boschs weltweite Marktführerschaft im Bereich der miniaturisierten Sensorprodukte auf Dauer aufrechtzuerhalten.

Quantencomputer und -algorithmen werden es Bosch erm?glichen, ganz andere Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln und v?llig neue technische Horizonte zu erschlie?en.

Quantenkryptographie und insbesondere Quanten-Zufallszahlengeneratoren werden ein bedeutender Baustein für mehr Sicherheit im Internet der Dinge sein.

weniger als 1s

– das ist die Fehlerrate bei optischen Atomuhren seit dem Urknall

Quantensensorik

Quantensensoren bilden eine neue Klasse von Sensoren mit bahnbrechenden Vorteilen hinsichtlich Messempfindlichkeit, Messbereich und Robustheit. Ein Beispiel ist die derzeitige Entwicklung von Magnetometern auf Basis von Farbzentren in Diamant, die zu neuen Schnittstellen zwischen Mensch und Gehirn führen. Daneben werden auch kernmagnetische Resonanzeffekte in atomaren D?mpfen für die Entwicklung von Gyroskopen genutzt. Solche Quantengyroskope sind hundertmal driftstabiler als modernste MEMS-Gyroskope und werden dadurch eine vollst?ndig inerte Navigation und eine verbesserte Sicherheit bei hochautonomem Fahren m?glich machen.

Ein klassischer Rechenvorgang ist wie eine Solostimme – eine Abfolge reiner T?ne. Ein Rechenvorgang eines Quantencomputers ist dagegen wie eine Symphonie – viele verschiedene Tonfolgen, die sich gegenseitig überlagern.

Aus: Seth Lloyd: ?Programming the Universe“

Quanteninformatik und Quantensimulation

Wir verwenden einen Quantencomputer, um die Schr?dingergleichung zu l?sen, indem wir die Eigenschaften von Materialien oder Molekülen in einer Materialsimulation mit Quantenchemie berechnen. Auf diese Weise k?nnen wir neue und verbesserte funktionale Materialien entwickeln, z. B. für die Energiespeicherung, moderne Sensoren oder Funktionsbeschichtungen.

Quantum Computing kann auch Optimierungsprobleme l?sen, die sowohl in vielen ingenieurtechnischen Aufgabenstellungen als auch in der Logistik (z. B. optimierte Verkehrsleitung), der Zeitplanung und mehr von grundlegender Bedeutung sind.

Quantum Computing er?ffnet für Anwendungen der Künstlichen Intelligenz ganz neue, unerwartete M?glichkeiten. Sie werden die Rechengeschwindigkeit deutlich erh?hen, was wiederum die Komplexit?t in Verbindung mit Zeit und Stichproben verringern und die F?higkeit zur Verallgemeinerung verbessern k?nnte.

Das Modellieren eines relativ einfach aufgebauten Moleküls wie Coffein würde einen klassischen Rechner mit 10 hoch 48 Bit erfordern; eine Zahl, die ungef?hr der Menge von 10 % s?mtlicher Atome unseres Planeten entspricht. Ein Quantenrechner erfordert im Gegensatz dazu gerade einmal ca. 160 Quantenbits (Qubits).

Abgewandelt nach “Quantum computing: the power to think outside the box”, Financial Times

Quantenkryptographie

Die Quantenkryptographie umfasst im Wesentlichen den Quantenschlüsselaustausch (Quantum Key Distribution, QKD) und die Quanten-Zufallszahlengeneratoren (Quantum Random Number Generator, QRNG). Beim QKD legen zwei Parteien einen gemeinsamen geheimen Schlüssel fest, der die Basis für eine sichere Datenübertragung ist. Zufallszahlen werden für die verschlüsselte Datenübertragung ben?tigt und k?nnen dazu verwendet werden, die Sicherheit von Kommunikationsnetzwerken im Internet der Dinge zu erh?hen. Bei der Entwicklung von QRNG-Systemen nutzen wir verschiedene Quanteneffekte, deren objektive Zuf?lligkeit durch physikalische Gesetze garantiert ist.

Partner bei Innovation

Wir verfolgen eine offene Innovationsstrategie und beteiligen uns hierfür gemeinsam mit führenden Forschern an einer Reihe von ?ffentlich finanzierten Projekten, die unter dem Dach des europ?ischen Quantum-Flagship-Programms und der deutschen Initiative zur F?rderung der Quantentechnologie, QUTEGA, angesiedelt sind.

Zusammenfassung

Bosch investiert in die vielversprechendsten Technologien von morgen. Das disruptive Potenzial der Quantentechnologien wird Sensoren, Computer und Sicherheit, wie wir sie kennen, ver?ndern.

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