Der Hype um «Quantum» und die öffentliche Förderung in der Schweiz

Quantentechnologie: Warum der Hype?

«Quantum 2.0» bedeutet einen technologischen Wandel, der mutmasslich ähnliche Veränderungen bewirken wird wie die Industrialisierung nach der Erfindung der Dampfmaschine.

Für die gegenwärtige, weitgehend digitalisierte globale Gesellschaft wird dies voraussichtlich grosse wirtschaftliche und politische Konsequenzen haben. Der Markt der Umstellung von «traditional digital» zu «quantum» ist riesig. Quantenkommunikation und Kryptographie ermöglichen sichere Speicherung und Austausch von Daten, während die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern neben ihrem Nutzen für Forschung und Entwicklung (z.B. in Pharmazie, Medizin, Materialentwicklung, Logistik, Fertigungstechnik) viele der auf traditioneller Computertechnik beruhenden Datenverschlüsselungen und -sicherungen knacken kann.

Das ist auch der Grund, weshalb sich diverse Länder derzeit einen sehr ambitionierten Wettbewerb um «Quantum 2.0» liefern: Wer zuerst damit arbeiten kann, gewinnt ökonomisch und sicherheitspolitisch an Einfluss. Die beteiligten Unternehmen erwarten Milliardenumsätze und -gewinne. Vor diesem Hintergrund investieren verschiedene Länder bedeutende öffentliche Mittel in diesen Forschungsbereich: China führt mit Fördermitteln von 15 Mia. USD, gefolgt von der EU mit 7,2 Mia. USD, die sich vor allem aus Investitionen Deutschlands (3,1 Mia. USD), Frankreichs (2,2 Mia USD), der Europäischen Kommission (1,1 Mia USD) und der Niederlande (0,9 Mia. USD) zusammensetzt (Quelle: World Economic Forum, State of Quantum Computing: Building a Quantum Economy, 13 September 2022).

In diesem Umfeld agiert die multilaterale Initiative «Pursuing Quantum Information together». Zwölf Länder (derzeit USA, AUS, CA, DK, FI, FR, DE, JP, NL, SE, CH, UK), die gemeinsame Werte wie Freiheit, Demokratie und Transparenz teilen, diskutieren auf technischer Ebene in einem Round Table über einen gemeinsamen Rahmen, in dem internationale Zusammenarbeit in der Quantentechnologie-Forschung möglichst reibungsfrei, aber unter Wahrung der wirtschaftlichen und sicherheitspolitischen Interessen aller Beteiligten stattfinden kann. Die Schweiz beteiligt sich an diesen Gesprächen mit einer Delegation des SBFI.

Und die Schweiz?

Wie ist die Schweiz mit Quantenwissenschaften und -technologien positioniert? Während China, die USA, Russland und Deutschland anteilsmässig die aktivsten Länder bezüglich Quantum-Publikationen sind, steht die Schweiz vor Deutschland, UK, Österreich und den USA an der Spitze der Länder bezüglich Impact, also der Wirkung solcher Publikationen. Dies ist auch dem Umstand zu verdanken, dass die Schweiz seit über zwei Dekaden in die Quantenforschung investiert.

Seit 2001 unterstützt der Bund Nationale Forschungsschwerpunkte (NCCR) im Bereich Quantum. Diese erhalten bzw. erhielten über zehn bis zwölf Jahre je ungefähr 50 Mio. CHF:

• NCCR Nanoscale Science, 2001–2013, Leading House: Universität Basel,
• NCCR Quantum photonics, 2001–2013, Leading House: EPF Lausanne,
• NCCR QSIT, 2011–2022, Leading House: ETH Zürich, Universität Basel,
• NCCR SPIN, 2021–2031, Leading House: Universität Basel

Swiss Quantum Initiative
Die bottom-up initiierte, vom SBFI lancierte und von der Schweizerische Akademie der Naturwissenschaften (SCNAT) umgesetzte Initiative soll ab 2023 wirken. Nicht zuletzt auch aufbauend auf den über die NCCR getätigten Investitionen des Bundes und der Hochschulen hat sie zum Ziel, durch zusätzliche nationale Kooperations- und Fördermöglichkeiten die Position der Schweiz in Quantentechnologie zu festigen und ihre internationale Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Die Initiative umfasst die gezielte Stärkung der Forschung über kompetitive Ausschreibungen, die Entwicklung attraktiver Curricula im Bildungsbereich, den Wissens- und Technologietransfer in Zusammenarbeit mit der Industrie und die internationale Zusammenarbeit.

Quantum Transitional Call
Im Rahmen des EU-Rahmenprogramms für Forschung und Innovation, Horizon Europe (2021–2027) ist die Schweiz derzeit als nicht assoziiertes Drittland von der Beteiligung an Ausschreibungen zu Quantentechnologie und anderen von der EU als strategisch erachteten Schlüsseltechnologien (Raumfahrt, Hochleistungsrechnen) ausgeschlossen.

Zur Überbrückung wurde 2022 auf nationaler Ebene der «Quantum Transitional Call» lanciert. Das SBFI hat den Schweizerischen Nationalfonds (SNF) mit der Umsetzung dieses Calls mandatiert.

Massnahmen im Bereich der Raumfahrt
Ein Teil der vom Bundesrat aufgrund der Nicht-Assoziierung beschlossenen Massnahmen werden über die Europäische Weltraumorganisation ESA umgesetzt, der die Schweiz als Gründungs­mitglied angehört. Dies erlaubt Schweizer Akteuren weiter­hin die Teilnahme an Quanten-Weltraumprojekten.

Nachwuchs gesucht

Geld ist elementar für die Fortführung der Quantenforschung, aber nur der Anfang. Am wichtigsten sind kreative, begeisterte und in der internationalen Quantenwissenschafts-Community gut vernetzte Forschende und Entwicklerinnen und Entwickler. Von ihnen hat die Schweiz glücklicherweise viele. Aber es braucht Nachwuchs – auch daran wird gearbeitet, wie erste Studiengänge zur Quantentechnologie zeigen. Entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg der Schweiz wird es zudem sein, bereits bei Schülerinnen und Schülern das Interesse für Quantentechnologie zu wecken und sie durch spezifische Berufsausbildungen zu qualifizieren.