Vom Labor zur Anwendung: Quantentechnologie strategisch betrachten 

Quantencomputing hat enormes Wertschöpfungspotenzial. Deutschland ist in der Forschung stark, aber bei der Umsetzung bestehen strukturelle Schwächen.

Unternehmen sollten das Thema jetzt strategisch angehen, um für den Zeitpunkt der Anwendungen bereit zu sein. 

In der Hightech-Agenda der Bundesregierung zählt die Quantentechnologie zu den Schlüsseltechnologien für Deutschlands technologische Souveränität und Wettbewerbsfähigkeit. Durch die exponentiell erhöhte Informationsmenge, die pro Qubit verarbeitet werden kann, bieten Quantencomputer neue Möglichkeiten und können bestimmte mathematische Probleme lösen, an denen klassische Computer aktuell scheitern. Anwendungsfälle für das Quantencomputing werden derzeit vor allem in der Finanzindustrie, der Energie-und Rohstoffindustrie, der Fertigungsindustrie und der Pharmabranche untersucht. 

Auch Boehringer Ingelheim beschäftigt sich bereits damit, das Potenzial von Quantencomputing in der medizinischen und pharmazeutischen Forschung nutzbar zu machen und in industrielle Anwendung überführen. Die schnellere und genauere chemische Simulation komplexer Moleküle und Wirkmechanismen soll die Entwicklung von noch sichereren Medikamenten beschleunigen und kosteneffektiver machen. Bereits 2020 hat Boehringer Ingelheim dafür sein Quantum Computing Lab aufgebaut. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie wie Google Quantum AI oder PsiQuantum, innovativen Start-ups sowie Universitäten arbeiten Expertinnen und Experten dort an Anwendungen in der In-silico-Arzneimittelentwicklung und der chemischen Arzneimittelforschung, immer mit Blick auf Anwendungsfälle aus der eigenen Wertschöpfungskette.

Potenzial in Deutschland vorhanden, Umsetzung ausbaufähig

Deutschland ist auf dem Gebiet der Quantentechnologie bereits international forschungsstark und verfügt über ein wachsendes Quantenökosystem. Strukturelle Schwächen erschweren jedoch bislang den Technologietransfer.

Neben großvolumigem Risikokapital, intensiverem Austausch zwischen regionalen Clustern, effizienteren Förderstrukturen und mehr Planungssicherheit braucht es in erster Linie einen stärkeren Fokus auf die Umsetzung und Nutzbarmachung von Quantentechnologien – ganz im Sinne des in der Hightech-Agenda formulierten Ziels „From Lab to Fab“. Denn trotz exzellenter Forschung fehlen oft Mechanismen für konkrete Anwendungen. Fördermittel fließen bisher stark in die kapitalintensive Hardware-Entwicklung. Diese ist unverzichtbar, jedoch müssen anwendungsnahe Bereiche wie Software und Algorithmen stärker in den Fokus rücken.

Zudem laufen Unternehmen Gefahr, einen Early-Mover-Vorteil zu verspielen: Investieren sie sie erst dann in die Technologie, wenn sie marktreif ist, muss kurzfristig Know-how aufgebaut werden. Unternehmen, die jedoch bereits jetzt investieren, gestalten die Entwicklung aktiv mit und sorgen so dafür, dass Anwendungen in Bereichen vorangetrieben werden, die sonst vielleicht gar nicht erst entwickelt worden wären.

Wandel vor dem Durchbruch: Was sich schon heute verändert

Doch auch ohne kommerzielle Quantenanwendungen im großen Maßstab ist die Welt des Rechnens bereits im Wandel. Denn Quantenalgorithmen – etwa für Optimierung, Simulation oder maschinelles Lernen – verändern schon jetzt die Art, wie Probleme modelliert und gedacht werden. Sie zwingen dazu, klassische Annahmen über Rechenlogik, Datendarstellung und Lösungsräume zu hinterfragen.

Das hat praktische Konsequenzen: Wer heute Algorithmen entwickelt oder IT-Architekturen plant, muss verstehen, welche Problemklassen künftig von Quantensystemen besser gelöst werden könnten – und seine Arbeit schon heute daran ausrichten. Dieser „Shift in der Forschungslogik“ ist kein abstraktes Zukunftsszenario – er findet in Laboren wie dem Quantum Computing Lab von Boehringer Ingelheim bereits statt. Die dort entwickelten Quantenalgorithmen für die Molekülsimulation beispielsweise prägen schon heute, wie Forschungsfragen formuliert und Prozesse designt werden.

Quantentechnologie strategisch planen

Quantentechnologie eröffnet neue Chancen, die es jetzt zu ergreifen gilt. Um im Wettbewerb nicht ins Hintertreffen zu geraten, sollten Unternehmen bereits jetzt die Weichen für diese Zukunftstechnologie stellen. Das bedeutet, strategische Maßnahmen zu ergreifen und eigene Anwendungsfälle zu identifizieren. Grundlage dafür ist eine systematische Analyse der eigenen Geschäftsprozesse, um spezifische Problemstellungen zu identifizieren, die Quantencomputing lösen kann. 

Da entsprechendes Fachwissen bislang noch begrenzt ist, ist die Weiterbildung von Mitarbeitenden sowie die Zusammenarbeit mit Start-ups oder Forschungseinrichtungen entscheidend. Entscheidend ist ein tiefes Verständnis dafür, was Quantentechnologie bei spezifischen Aufgaben leisten kann, aber auch, wo die Grenzen der Technologie liegen. Um Know-how aufzubauen, sollten sich Unternehmen aktiv mit Akteuren aus der Forschung sowie kleinen und mittleren Unternehmen vernetzen, die Basistechnologien und Algorithmen entwickeln. Strategische Partnerschaften mit Technologieentwicklern unterstützen dabei, die Potenziale gezielt zu validieren und nutzbar zu machen. Um Quantencomputer langfristig sicher zu betreiben, sollten Unternehmen außerdem frühzeitig „quanten-sichere“ Verschlüsselungsverfahren evaluieren und implementieren. Entscheidend ist auch ein sinnvolles Erwartungsmanagement: Statt realitätsferner Zielbilder und kurzfristigem Denken braucht es sinnvolle, belastbare KPIs und Meilensteine auf dem Weg zu einer skalierbaren Anwendung. 

Die Zukunft beginnt jetzt

Schon heute zeigt sich am Beispiel Boehringer Ingelheim, wie Zukunftstechnologien die pharmazeutische Forschung und Entwicklung transformieren können. Dazu gehören nicht nur bessere statistische Methoden und neue Computerarchitekturen wie Quantencomputer, sondern auch KI und Large Language Models. Denn die Kombination aus Quantencomputern und künstlicher Intelligenz verspricht als Quanten-KI komplexe Probleme effektiv zu lösen. Darüber hinaus gilt Machine Learning als ein weiteres Anwendungsfeld zukünftiger Quantencomputer. 

Unternehmen müssen bereits jetzt planen, wie ihre Prozesse in einer Post-Quantum-Welt aussehen könnten, während sie ihre Mitarbeitenden umfassend in KI und Quantencomputing weiterbilden. Diese wichtigen ersten Schritte aufzuschieben, gefährdet unmittelbar ihre zukünftige Wettbewerbsfähigkeit. Die Entwicklung, Umsetzung und Integration einer Quantenstrategie sollte daher hohe Priorität haben.