Wie ein deutsches Start-up vom Hype um Quantencomputer profitieren will

Mit einer Finanzierungsrunde will HQS Quantum Simulations die Arbeit an Software für Quantencomputer intensivieren. Große Konzerne sind interessiert.

Vor einigen Wochen ist versehentlich ein Papier an die Öffentlichkeit gelangt, das die Wissenschaftswelt elektrisiert. Ein Team von Google beschreibt darin den Aufbau eines Quantencomputers, der eine komplexe mathematische Aufgabe in 3:20 Minuten erledigen kann, für die ein klassischer Supercomputer 10.000 Jahre benötigen würde. Es ist ein Durchbruch für die exklusive Szene.

Bis die Technologie kommerziell zum Einsatz kommen kann, werden zwar noch etliche Jahre vergehen. Ein deutsches Start-up rüstet sich aber bereits dafür: HQS Quantum Simulations entwickelt Software, mit denen Forscher Quantencomputer simulieren und eines Tages nutzen können. Zum Beispiel, um neue Materialien für die Chemie- und Pharmaindustrie zu entwickeln – in diesen Branchen sehen Experten viel Potenzial.

Eine Finanzierungsrunde soll die Arbeit längerfristig absichern: HQS erhält 2,3 Millionen Euro von High-Tech Gründerfonds, UVC Partners und BTOV Partners. „Wir nutzen das Geld hauptsächlich fürs Personal“, so der Chef und Mitgründer Michael Marthaler gegenüber dem Handelsblatt. Bis Ende nächsten Jahres soll die Belegschaft von derzeit 15 auf 30 wachsen. Gesucht sind Quantenphysiker und -chemiker, außerdem Softwareentwickler.

Das HQS-Team habe hervorragende „technologische und unternehmerische Fähigkeiten“ und sei daher gut positioniert, „um Quantencomputer für Industriekunden verfügbar zu machen“, erklärt Benjamin Erhart, Partner bei UVC Partners. Auch wenn das dauert, wie Marthaler betont: „Wir sind froh, dass unsere Entwicklung von drei Investoren unterstützt wird, die die Geduld haben, die in einem komplexen Feld wie Quantencomputer nötig ist.“

Die Finanzierungsrunde steht für die Hoffnung, dass die Technologie nach Jahrzehnten der Grundlagenarbeit an der Grenze von der Forschung zur Anwendung, von der Theorie zur Praxis steht. Im Alltag dürften die Auswirkungen zunächst zwar gering sein, aber für die Wirtschaft ist das Potenzial enorm, ob für eine verbesserte Internetsuche, intelligente Verkehrslenkung oder eine unknackbare Verschlüsselung von Informationen. Manch einer hofft auf eine Quantenrevolution.

Rechenmaschinen mit Inselbegabung

Quantencomputer sind Rechenmaschinen für Spezialanwendungen: Sie nutzen die – für Laien bizarren – Gesetze der Quantenmechanik, um Daten zu verarbeiten. Es ist zum Beispiel möglich, das Verhalten von Materialien und Molekülen präzise vorherzusagen.

So lautet zumindest die Annahme: Bislang arbeiten Forscher noch daran, die komplexen Apparaturen mit der nötigen Rechenleistung stabil zum Laufen zu bekommen.

Als Marthaler, 39, im Jahr 2001 sein Studium am Karlsruhe Institute für Technology (KIT) begann, war diese Möglichkeit noch weit entfernt. Das änderte sich jedoch über die Jahre, in denen er promovierte und anschließend eine Forschungsgruppe leitete. „Es gab in den letzten Jahren einige Durchbrüche, die zeigten, dass ein Quantencomputer wirklich gebaut werden könnte“, rekapituliert Marthaler.

„Seitdem habe ich mir intensiv Gedanken gemacht, was man mit so einem Rechner tun würde.“ 2018 wurde aus den Planspielen Realität: Marthaler gründete gemeinsam mit Jan Reiner, Iris Schwenk und Sebastian Zanker die Firma – die drei hatten bei ihm promoviert und mit ihm anschließend am KIT zusammengearbeitet.

Die Algorithmen von HQS sollen es ermöglichen, die Entwicklungszyklen von neuen Materialien und Chemikalien deutlich zu verkürzen. „Wir können durch die Gesetze der Quantenmechanik das Verhalten von Molekülen vorhersagen“, sagt Marthaler – womit die herkömmliche Computerarchitektur an ihre Grenzen stößt. In ersten Projekten hat HQS mit Bosch und BASF gearbeitet, derzeit läuft eine Partnerschaft mit Merck.

Das Start-up spezialisiert sich auf eine wichtige Technologie. „Eines der Hauptprobleme bei Quantencomputern ist, dass die Systeme fehlerbehaftet sind“, sagt Marthaler – es ist äußerst komplex, den Zustand der flüchtigen Elementarteilchen korrekt zu ermitteln.

Es werde zwar an Hardware gearbeitet, die Abweichungen korrigieren könne, aber das dauere noch. „Wir optimieren die Software und Algorithmen darauf, dass die Quantencomputer Fehler machen“, erklärt der Physiker. Im nächsten Jahr soll die erste Anwendung bereit sein.

Mit Merck arbeitet HQS in einem dreijährigen Projekt daran, eine kommerzielle Lösung zu entwickeln. Quantencomputer eröffneten ungeahnte Möglichkeiten, sagt Philipp Harbach, der beim Darmstädter Konzern in der Digitalsparte die computerbasierte „in silico“-Forschung leitet. Die Anwendungen seien für Merck und deren Kunden „unmittelbar relevant“.

„Wir wollen nicht nur die Machbarkeit zeigen, sondern die Idee auch zur Anwendung bringen“, sagt Harbach. Sollte das gelingen, könnte die Partnerschaft ausgebaut werden – Merck hat die Option auf eine Vertriebslizenz.

Für Marthaler ist es nicht mehr eine Frage des Ob, sondern des Wann. Das Experiment von Google bestärkt ihn nur darin: „Für mich persönlich ist das ein immens wichtiger Meilenstein.“