In der digitalisierten Kommunikationsgesellschaft ergeben sich große Anforderungen an Hardware und Sicherheitsstandards. „Moderne Superrechner werden immer schneller“, sagt Jens Eisert, „aber es gibt bestimmte Probleme etwa in der Simulation von physikalischen Systemen der kondensierten Materie oder der Materialforschung, die selbst moderne Superrechner nicht effizient lösen können.“

Es habe sich herausgestellt, dass die Quantentechnologie eine neue Perspektive auf Probleme von Rechnung und Kommunikation böten. Hier seien einzelne Quantensysteme die Träger von Information, also winzige Teilchen – Atome, Photonen oder Lichtquanten –, die mit moderner Technologie manipuliert werden können. „Solche Systeme gehorchen einer radikal anderen Theorie als die der klassischen Mechanik, die unsere Alltagserfahrung prägt. So gibt es in der Welt der Atome etwa den absoluten Zufall, Systeme können in mehreren Zuständen gleichzeitig sein, und jede Messung verändert den Zustand eines Systems zwingend“, erklärt der Physiker.

Die Idee der Quantentechnologien bestehe nun darin, diese anderen physikalischen Regeln zu nutzen, um neue technologische Anwendungen zu schaffen. Quantenkommunikation erlaube eine Art Datenübertragung, die sicher vor dem Abhören Unbefugter sei. „Quantenrechner, einmal realisiert, können bestimmte Probleme effizient lösen, die praktisch unlösbar sind für moderne Superrechner“, sagt Jens Eisert. „In der Quantenmetrologie ergeben sich neue Anwendungen in der hochpräzisen Messung. Und schließlich erlauben Quantensimulatoren – wie im gegenwärtigen Projekt verfolgt – die Simulation von korrelierten Systemen, die auch für Hochleistungsrechner nicht nachverfolgt werden können.“