Seit dem Jahreswechsel 2019/2020 ist eine völlig neue Thematik in der öffentlichen Diskussion und im persönlichen Erleben des Einzelnen in den Mittelpunkt gerückt: SARS-CoV-2 erschüttert alle Bereiche des öffentlichen Lebens. Die COVID-19-Pandemie hinterlässt deutliche Spuren im Alltag, bei der Gesundheit der Menschen, bei den Unternehmen, bei der hiesigen Ökonomie und der Weltwirtschaft. Viele Menschen sind verunsichert. Um der Verunsicherung sinnvoll zu begegnen, sind wissenschaftlich fundierte Informationen von zentraler Bedeutung, die über die aktuelle Lage aufklären und berechtigte Einschätzungen über den weiteren Verlauf der Pandemie und ihre Auswirkungen erlauben.

Stellenwert von Wissenschaft und Forschung in Krisenzeiten

Das Wissenschaftsbarometer Corona Spezial zeigt, dass Forschung und Wissenschaft in Krisenzeiten einen hohen Stellenwert als zuverlässige Informationsquelle einnehmen. Die Kommunikation fundierter Ergebnisse aus Wissenschaft und Forschung ist daher unverzichtbar für Aufklärung und Orientierung in Krisenzeiten. Dass sich die Wissenschaftskommunikation hier auf einem guten Weg befindet, verdeutlicht zum Beispiel, dass das Vertrauen der Bürgerinnen und Bürger in Wissenschaft und Forschung derzeit auf einem Höchststand (73 Prozent) im Vergleich zu den letzten Jahren ist und sich 77 Prozent der Befragten gut über Corona informiert fühlen. Auch die Forderung von 81 Prozent der Befragten, dass Entscheidungen der Politik auf wissenschaftlichen Erkenntnissen beruhen sollten, zeigt das Vertrauen der Menschen in Wissenschaft und Forschung.

Vertrauen und Erwartung

Mit dem Vertrauen, dass eine große Mehrheit der Bevölkerung der Forschung entgegenbringt, geht auch eine erhebliche Erwartungshaltung einher. So sind sich 89 Prozent der Befragten sicher, dass das Wissen und die Ergebnisse von Wissenschaftlern wichtig sind, um die Corona-Pandemie aufzuhalten, und immerhin 61 Prozent erwarten, dass die Forschung in absehbarer Zeit einen Impfstoff oder ein Medikament hervorbringen wird, die Corona in den Griff bekommen. Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, sagt: »Wir müssen jetzt entschlossen handeln, um die medizinische Krise zu überwinden und unsere Wirtschaft für die Zeit nach Corona maximal zu ertüchtigen. Das Wissenschaftsbarometer Corona Spezial zeigt, welches Vertrauen – aber auch welche Erwartungen die Menschen bei der Bewältigung dieser Krise mit der Wissenschaft verknüpfen.«

Fraunhofer vs. Corona

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer-Gesellschaft sind sich der hohen Erwartungen an Wissenschaft und Forschung bewusst und arbeiten an der Bekämpfung der Pandemie an vorderster Front mit, um Wirtschaft und Gesellschaft bei der Bewältigung direkter Auswirkungen und späterer Folgen zu unterstützen. Aus diesem Grund forciert die Forschung der Fraunhofer-Gesellschaft derzeit Anti-Corona-Projekte aus dem Medizin- und Gesundheitssektor, zum Beispiel die Impfstoffentwicklung, innovative Diagnostik und Medikamentenentwicklung, die Bereitstellung von IT-Kapazitäten sowie gezielte Vorlaufforschung. Auch bei der Produktion von Komponenten für Schutzausrüstungen unterstützt Fraunhofer schnell und unbürokratisch. Darüber hinaus zielen speziell aufgesetzte FuE- und Qualifizierungsangeboten darauf ab, gerade kleineren und mittleren Unternehmen einen gezielten Innovations-Push zu geben. Ziel dieser Initiativen ist es, den Erhalt hiesiger Kompetenz und Know-how-Kapazität zu fördern und damit zur Sicherung der Technologieführerschaft und Technologiesouveränität Deutschlands und Europas beizutragen.

»Der unermüdliche Einsatz der Bundesregierung, der begrüßenswerte gesamtgesellschaftliche Diskurs – national wie international – und die intensive Vorarbeit führender deutscher Forschungsorganisationen wie Fraunhofer und auch Helmholtz haben Wirkung gezeigt«, erklärt Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer. »Für Deutschland können wir unter Federführung der Bundesregierung nun eine App-Lösung weiterverfolgen, die sowohl auf eine dezentrale Lösung bei der Datenspeicherung setzt und zugleich Nutzern ermöglicht, dank Fraunhofer-Technologie epidemiologisch relevante Forschungsdaten freiwillig und unter voller Berücksichtigung des Datenschutzes an das Robert-Koch-Institut (RKI) zu übermitteln. Die großen Anbieter im Markt der Mobiltelefon-Betriebssysteme stärken derweil den Datenschutz bei ihrem Plattform-Ansatz für Tracing-Apps. Die Umsetzung einer ganzheitlichen Lösung verfolgen wir im Schulterschluss und in fortlaufendem Austausch mit dem Bundeskanzleramt, dem Bundesgesundheitsministerium, dem RKI, der Helmholtz-Gemeinschaft sowie Partnern aus der Kommunikationsindustrie, darunter die Deutsche Telekom und SAP. Ich bin zuversichtlich, dass die von allen Beteiligten empfohlene Richtung die zielführendste Kombination aus Datenschutz, Qualitätssicherung und epidemiologischer Bewertung garantiert und somit die bestmögliche Lösung für den deutschen und europäischen Bedarf im Kampf gegen das Coronavirus darstellt. Die App wird helfen, die vorhandenen Prozesse im hiesigen Gesundheitssystem sinnvoll und rasch durch digitale Hilfsmittel zu ergänzen.«

»Die Debatte um den Einsatz von Proximity-Tracing-Apps in Deutschland und Europa ist von verschiedenen Annahmen und Vorurteilen geprägt. Bei einem Instrument, das entscheidende Unterstützung bei der Eindämmung der Coronavirus-Pandemie leisten kann, ist es aber wichtig, die Diskussion sachlich und wissenschaftlich korrekt zu führen«, betont Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer. »Die Fraunhofer-Gesellschaft hat einen eigenen Ansatz für eine deutsche Proximity-Tracing-App entwickelt. Für die Pandemiebekämpfung existieren in Deutschland bereits funktionierende und etablierte Maßnahmen und Abläufe. Ziel unseres Projekts ist es, ein IT-System zu entwickeln, das die vorhandenen Prozesse in den Gesundheitsämtern durch digitale Hilfsmittel ergänzt und korrespondierende Empfehlungen des Robert-Koch-Instituts (RKI) umzusetzen hilft. Die App selbst soll eine digitale Benachrichtigung von Personen mit dem Risiko einer SARS-CoV-2-Ansteckung durch ausgefeilte Technik und digitale Prozesse unter Berücksichtigung aller Datenschutzaspekte ermöglichen.«

Der Schlüssel für den digitalen Prozess ist eine räumlich-zeitliche Abstandsmessung mit Hilfe von Bluetooth-Technologie auf Mobiltelefonen. Die Funktionalität eines entsprechenden technischen Gesamtsystems ist aus dem gesetzlichen Auftrag von Gesundheitsämtern abgeleitet und muss zum Einsatz beispielsweise durch das RKI eine Reihe besonderer Merkmale erfüllen, die das Projekt direkt adressiert. Die Arbeiten zur deutschen App-Lösung wurden Anfang März 2020 mit Eigenmitteln der Beteiligten und mit Unterstützung durch Grundfinanzierungsmittel seitens des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) begonnen sowie durch die Finanzierung einer Machbarkeitsstudie durch das Bundesministerium für Gesundheit (BMG) unterstützt. Bei der Umsetzung war es von Anfang an der Anspruch, eine datenschutzkonforme und pan-europäische Lösung zu schaffen. Die Funktionalität und Zuverlässigkeit des Systems wurde bereits in ersten Feldtests in Zusammenarbeit mit der Bundeswehr überprüft. In den vergangenen Wochen wurde zudem bei der Entwicklung des Systems die Zusammenarbeit mit französischen Partnern intensiviert und eine vollständige Kompatibilität erreicht. Fraunhofer-seitig sind das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI, das Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC sowie das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS an dem Projekt maßgeblich beteiligt. Um eine möglichst große Einsetzbarkeit auf im Markt befindlichen Endgeräten zu erreichen, wird die notwendige technische Kooperation mit den Betriebssystem-Anbietern Google und Apple angestrebt.

Der gesamten Vorgehensweise im Projekt liegt die Überzeugung zugrunde, dass das staatliche Gesundheitswesen die Souveränität darüber haben muss, nach welchen Kriterien Risikoberechnungen, Handlungsempfehlungen und Rückmeldungen innerhalb eines solchen Systems erfolgen. Das konzipierte System gewährleistet, dass bei der Nutzung der App keine Daten wie Ortsangaben, Telefonnummern, Namen etc. erhoben oder verarbeitet werden. Die Nutzung des potenziellen Systems über eine zu installierende App ist freiwillig. Nutzerinnen und Nutzer können jederzeit die App deinstallieren, ohne dass der Dienst auf dem Server Kenntnis davon erhält, wer die App deaktiviert hat. Die Registrierung erfolgt ohne Angabe von Daten zur Person des Nutzers, wie Name oder Telefonnummer. Der Entwurf des Systems stellt eine datensparsame Umsetzung im Sinne des Datenschutzes dar.

»In Anbetracht der aktuellen Situation müssen alle Akteure aus Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft entschlossen handeln, um die medizinische Krise schnellstmöglich zu überwinden und unsere Wirtschaft für das Wiederanlaufen optimal vorzubereiten«, erklärt Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer. »Die Fraunhofer-Gesellschaft konzentriert sich derzeit auf eine Forcierung von direkten Anti-Corona-Projekten aus dem Medizin- und Gesundheitssektor, zum Beispiel die Impfstoffentwicklung, notwendige innovative Diagnostik und Medikamentenentwicklung, die Bereitstellung von IT-Kapazitäten sowie gezielte Vorlaufforschung. Darüber hinaus unterstützen zahlreiche Fraunhofer-Institute schnell und unbürokratisch bei der Produktion von Komponenten für Schutzausrüstungen.« Aktuell engagieren sich zahlreiche Fraunhofer-Institute und -Einrichtungen in Projekten, Initiativen und Soforthilfemaßnahmen zur Bewältigung der Pandemie.

www.fraunhofer.de/fraunhofer-vs-corona

Kombination von virtuellem und natürlichem Screening bei der Suche nach Medikamenten gegen COVID-19

Das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME bildet die entscheidende Schnittstelle zwischen Biologen und Informatikern im EU-geförderten Konsortium E4C zur Entwicklung von Medikamenten gegen das Coronavirus. 18 Partner aus sieben europäischen Ländern haben sich zusammengeschlossen, um Medikamente gegen das neue Coronavirus SARS-CoV-2 zu finden.

https://www.ime.fraunhofer.de/de/presse/E4C_Corona.html

Technologie für datenschutzkonforme Corona-Tracking-App

Wie verbreitet sich das Coronavirus? Wo sind mögliche Super-Spreader? Wie können möglichst viele Menschen möglichst schnell und möglichst zuverlässig erfahren, dass sie mit dem Virus in Kontakt gekommen sind? Antworten soll das PEPP-PT-System (Pan-European Privacy-Preserving Proximity Tracing) geben. Die App wird aktuell von einem multinationalen europäischen Team unter Beteiligung der Fraunhofer-Institute für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI (Berlin), für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC (Garching bei München) und für Integrierte Schaltungen IIS (Erlangen, Nürnberg) entwickelt. Sie entschlüsselt Kontaktwege – ohne persönliche Daten zu speichern.

https://www.iuk.fraunhofer.de/de/themen/loesungen-und-kompetenzen-zur-bewaeltigung-der-corona-krise/pepp-pt.html

Großflächige Herstellung von COVID-19-Testsystemen

Die EUROIMMUN AG stellt als einer der ersten europäischen Diagnostikahersteller CE-gekennzeichnete Antikörpernachweissysteme zur Unterstützung der Diagnostik von COVID-19 zur Verfügung. Dadurch können Personen identifiziert werden, die bereits Kontakt mit dem Virus hatten. Dies ist wichtig um herauszufinden, welche Menschen die Infektion bereits durchgemacht haben und höchstwahrscheinlich immun gegen eine erneute Infektion mit SARS-CoV-2 sind. Die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik EMB in Lübeck unterstützt die EUROIMMUN AG dabei, die Produktion der neuen serologischen Testsysteme zur Diagnostik von COVID-19 für den Massenmarkt zu skalieren, um sie flächendeckend einsetzen zu können.

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2020/april/grossflaechige-herstellung-von-covid-19-testsystemen.html

»Access Checker« misst Körpertemperatur, Herz- und Atemfrequenz aus der Ferne

Ein neuartiges Messverfahren hilft, Corona-infizierte Personen aus sicherem Abstand aufzuspüren. Es registriert Fieber, erhöhten Puls und schnellen Atem, ohne den Mitarbeitenden, der die Messung durchführt, zu gefährden. Die Fraunhofer-Institute für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO testen aktuell im Stuttgarter Robert-Bosch-Krankenhaus das Verfahren.

https://www.ipa.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/Access_Checker.html

Desinfektion von Schutzmasken und -kleidung

Ein kompaktes Plasma-Dekontaminationsgerät, das vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV mitentwickelt wurde, kann dabei helfen, Schutzmasken und -kleidung zu desinfizieren und für erneute Einsätze aufzubereiten. Beim Bayerischen Roten Kreuz läuft eine Anlage bereits im Probebetrieb.

https://www.fraunhofer.de/de/forschung/forschungsfelder/gesundheit-umwelt/umwelttechnologien/plasma-dekontamination.html

3D-gedrucktes Notfall-Beatmungssystem mit integrierter Elektronik und Sensorik

Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickelten einen Prototyp eines 3D-gedrucktes Notfall-Beatmungssystem auf Basis eines biokompatiblen und dampfsterilisierbaren Kunststoffs. Elektronik und Sensorik wurden integriert, damit die wichtigsten Parameter der maschinellen Beatmung eingestellt und überwacht werden können. Das System alarmiert die klinischen Anwender im Falle einer Unterbrechung. Mit einem Lungenphantom wurde das System unter realistischen Bedingungen erfolgreich mit Medizinern getestet.

https://www.iwu.fraunhofer.de/de/forschung/leistungsangebot/Coronavirus-Soforthilfekonkret/Notfallbeatmungssystem.html

Give-A-Breath-Challenge

Im Zuge der aktuellen Coronavirus-Pandemie und der drohenden medizini­schen Versorgungskrise haben Munich Re und die Fraunhofer-Gesellschaft zu einem Ideenwettbewerb aufgerufen, um mithilfe der klügsten Köpfe die Auswirkungen der Pandemie für Betroffene weltweit zu lindern. Munich Re und Fraunhofer suchen nach Entwürfen und Konzepten für Beat­mungsgeräte und notwendiges Zubehör, um COVID-19-Patienten in Krisenzeiten dezentral behandeln zu können.

https://give-a-breath-challenge.innosabi.com/

RKI-Datenspende-App via Fraunhofer-Spin-off

Auch indirekt leistet Fraunhofer über Ausgründungen und Spin-offs wichtige Beiträge im Kampf gegen das Coronavirus. So wurde die Datenspende-App des Robert-Koch-Instituts vom Start-up Thryve entwickelt – ein Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt.

https://www.rki.de/DE/Content/Service/Presse/Pressemitteilungen/2020/04_2020.html

Vielfältige weitere Projektinformationen, Experten-Interviews und Blog-Reihen finden sich stets aktuell unter:

www.fraunhofer.de/fraunhofer-vs-corona   

Zahlreiche Akteure aus Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und Gesellschaft arbeiten derzeit mit vollem Einsatz daran, die aktuelle Corona-Pandemie einzudämmen und so die Normalität Stück für Stück wiederherzustellen. Eine wichtige Voraussetzung hierfür sind Testverfahren, die Rückschlüsse darauf erlauben, ob Personen einen schon länger zurückliegenden Kontakt mit dem Virus hatten, wer eine Infektion bereits durchgemacht hat und damit einhergehend vermutlich immun gegenüber SARS-CoV-2 geworden ist. Als einer der ersten europäischen Diagnostikahersteller kann die EUROIMMUN AG CE-gekennzeichnete Antikörpernachweissysteme zur Unterstützung der Diagnostik von COVID-19 zur Verfügung stellen, mit denen Antikörper gegen SARS-CoV-2 im Blut bestimmt werden können. Diese gilt es nun möglichst schnell in möglichst großer Stückzahl herzustellen. Hierbei unterstützt die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik EMB mit ihrer labortechnischen Infrastruktur und ihrem Know-how die EUROIMMUN AG dabei, das für die Testsysteme benötigte Antigen in großer Menge herzustellen und somit einen wesentlichen Ausgangsstoff für die Testsatz-Produktion zur Verfügung zu stellen.

»Da der Herstellungsprozess des verwendeten Antigens sehr aufwendig und zeitintensiv ist, sind wir der Fraunhofer EMB sehr dankbar für die wertvolle Zusammenarbeit. Sie unterstützt uns dadurch maßgeblich in der Erreichung unseres Ziels, der enormen weltweiten Nachfrage nach den Anti-SARS-Co-2-ELISA gerecht zu werden«, sagt Dr. Wolfgang Schlumberger, Vorstandsvorsitzender der EUROIMMUN AG.

Prof. Reimund Neugebauer, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, erklärt: »Expertinnen und Experten von Fraunhofer wirken bei der Bekämpfung der SARS-CoV-2-Pandemie an vorderster Front mit – und unterstützen Wirtschaft und Gesellschaft bei der Bewältigung direkter Auswirkungen und späterer Folgen. Ich bin zuversichtlich, dass diese neue Kooperation und die daraus resultierenden großflächig einsetzbaren Testsysteme einen wichtigen Beitrag zur Eindämmung der Corona-Pandemie leisten werden.«

Expertise und Infrastruktur

Eines der beiden großen Themenfelder der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik EMB ist die Entwicklung und Verwertung zellbasierter Technologien. Ein wesentlicher Schwerpunkt hierbei ist die industrielle Vermehrung von adhärent, also auf Oberflächen, wachsenden Zellkulturen außerhalb des Körpers. Mit der an der Fraunhofer EMB aufgebauten Forschungsinfrastruktur und der dortigen Expertise im Bereich der Zellvermehrung und Proteinherstellung sind die Fraunhofer-Experten der ideale Partner für die EUROIMMUN AG, um das neue Testsystem in großer Stückzahl herzustellen und so dem deutschland- und weltweiten Bedarf entgegenzukommen.

Prof. Charli Kruse, Einrichtungsleiter der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik, sagt: »Außerhalb des Körpers wachsende Zellkulturen stellen eine wichtige Rohstoffquelle dar und sind ein bedeutendes Tool für die Medizin. In ihnen können hochwertige Biomoleküle kontrolliert, standardisiert und nach eigenen Vorgaben in großen Mengen produziert werden. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Fraunhofer EMB blicken auf viele Jahre Erfahrung beim Arbeiten mit diesem Tool zurück und haben dabei verschiedene neue Entwicklungen auf den Weg gebracht. Aus diesem Grund können sie schnell und qualifiziert die EUROIMMUN AG in dieser Fragestellung unterstützen. Für die bessere Nutzung dieser Rohstoffquelle müssen aber künftig noch viel mehr dazugehörige Verfahren automatisiert werden.«

• Presseinformation: Großflächige Herstellung von COVID-19-Testsystemen [ PDF  0,1 MB ] 
• Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik EMBFraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie und Zelltechnik EMB 
• Aktionsprogramm »Fraunhofer vs. Corona«Aktionsprogramm »Fraunhofer vs. Corona« 
• EUROIMMUN AG

Smartphones, Tablets und ähnliche mobile Wegbegleiter werden täglich unzählige Male in die Hand genommen. Meist spielen hygienische Aspekte dabei allerdings eine eher untergeordnete Rolle. Im klinischen Bereich sieht es jedoch anders aus. Hier werden Tablets und Smartphones inzwischen vielseitig genutzt und gehen auch von Hand zu Hand. Eine Desinfektion ist daher zur Verhinderung von Erregerübertragungen unbedingt nötig. Der Einsatz von chemischen Mitteln verbietet sich hier allerdings, da die fettabweisende Beschichtung der Displays hierdurch zerstört wird. Dafür haben Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer IOSB-AST aus Ilmenau eine technische Innovation entwickelt: Sie sieht von außen wie eine handelsübliche Mikrowelle aus. Im Inneren kommen aber so genannten UVC-LEDs – Leuchtdioden, die mit ultraviolettem Licht arbeiten – mit einer Wellenlänge von 269nm zum Einsatz .

Insgesamt sind zwei separate UVC-LED-Module mit jeweils 10 UVC-LEDs für die Ober- und Unterseite des Smartphones verbaut. Jede UVC-LED besitzt eine Leistung von 100 Milliwatt, sodass die Gesamtstrahlleistung zwei Watt beträgt. So wird in nur wenigen Sekunden eine Bestrahlungsdosis von 800 J/m² erreicht, was eine effiziente Inaktivierung von Bakterien und Viren ermöglicht.

Smartphones werden mit der Lösung aber nicht nur einfach per Licht desinfiziert, son-dern über einen NFC-Reader auch identifiziert, die applizierte Dosis über einen Sensor erfasst und protokolliert. Somit ist jeder Desinfektionsvorgang validierbar und dem jeweiligen Gerät eindeutig zuzuordnen. Ein LCD-Display informiert den Nutzer über die wichtigsten Funktionen. Weiterhin können nachgelagerte IT-Systeme per W-LAN und Webinterface integriert werden.

»Seit vielen Jahren arbeiten wir im Rahmen des BMBF-Programms ›Advanced UV for Life‹ an sehr unterschiedlichen Anwendungen für UVC-Technologien im Bereich der Desinfektion. LEDs bieten dabei große Vorteile, was wir am Beispiel der Smartphone-Desinfektion hervorragend demonstrieren können«, erklärt Ingenieur Thomas Westerhoff vom Fraunhofer IOSB-AST.

Die Anwendungsgebiete der Handydesinfektion reichen dabei vom klinischen Bereich über die private und gewerbliche Nutzung bis hin zum Eventmarkt. Der Prototyp wird voraussichtlich im September 2020 auf der IFAT, der Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft in München, präsentiert werden.

Für die kommerzielle Verwertung sucht das Fraunhofer IOSB-AST noch Partner aus der Wirtschaft.

Im Rahmen der Zusammenarbeit wird ein IBM Q System One Quantencomputer in einem Rechenzentrum von IBM Deutschland bei Stuttgart installiert. Das System soll zu Jahresbeginn 2021 in Betrieb gehen und wird das erste seiner Art in Europa sein. Fraunhofer plant, etablierte Partner aus Forschung und Industrie unter dem Dach einer Forschungsinfrastruktur von Fraunhofer-Instituten zusammenzubringen, die als Kompetenzzentren in einem zentral koordinierten nationalen Fraunhofer-Kompetenznetzwerk für Quantencomputing zusammenarbeiten.

Dieses hat sich die Weiterentwicklung und den Transfer anwendungsorientierter Quantencomputerstrategien unter vollständiger Datenhoheit nach europäischem Recht zum Ziel gesetzt und wird zunächst mit Kompetenzzentren in voraussichtlich sechs Bundesländern vertreten sein – Baden-Württemberg, Bayern, Rheinland-Pfalz, Berlin, Hessen und Nordrhein-Westfalen. Aktuell sind über zehn Fraunhofer-Institute auf verschiedenen Feldern der Quantentechnologie aktiv.

Bereits zum 1. April 2020 erhalten interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtungen durch die Fraunhofer-Gesellschaft über die Cloud Zugriff auf die weltweit größte Gruppe von IBM Quantenrechnern, die derzeit 15 Systeme umfasst und im US-Bundesstaat New York installiert ist. IBM bietet im Rahmen der getroffenen Vereinbarung Fraunhofer zudem technische Unterstützung und Hilfe bei der Nutzung des IBM Q Systems.

Wegweisende Initiative zum angewandten Quantencomputing

Die Unterzeichnung der Kooperation folgt der gemeinsamen Ankündigung aus dem September 2019, eine wegweisende Initiative zum angewandten Quantencomputing für deutsche Forschungseinrichtungen und Unternehmen aller Größenordnungen zu realisieren. Dabei unterstützen die Kooperationspartner das Ziel der deutschen Bundesregierung, die Quantentechnologie von der Grundlagenforschung hin zu marktfähigen Anwendungen zu entwickeln. Dafür investiert diese in den kommenden zwei Jahren beinahe eine Milliarde Euro. Entsprechende Forschungsinfrastrukturen sollen die Weiterentwicklung und Verbreitung der Quantencomputer-Technologie in Deutschland strategisch fördern. Die größten finanziellen Anteile steuern aktuell die beteiligten Länder Baden-Württemberg und Bayern bei.

»Eine zentrale Forschungsfrage ist, welche konkreten Anwendungsszenarien sich für die Berechnung mit einem Quantencomputer eignen, wie sich Algorithmen dafür entwickeln und in einfache Applikationen übersetzen lassen. Quantencomputing hat das Potenzial, die komplexen Systeme in Wirtschaft und Industrie zu analysieren, molekulare und chemische Wechselwirkungen zu entflechten, komplizierte Optimierungsprobleme zu bewältigen und Künstliche Intelligenz deutlich leistungsfähiger zu machen«, erklärt Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer. »Solche Fortschritte könnten die Tür zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen und enormen Verbesserungen zum Beispiel bei Lieferketten, der Logistik und der Modellierung von Finanzdaten sowie Problemen aus den klassischen Ingenieurswissenschaften öffnen.«

»Im Rahmen unserer Kooperation wird die Fraunhofer-Gesellschaft ein wichtiges, europäisches Mitglied des weltweiten IBM Q Network, einem Zusammenschluss von über 100 Unternehmen, Start-ups, akademischen Einrichtungen und Forschungslaboren, die daran arbeiten, Quantencomputing voranzubringen und dessen praktische Anwendungen in Wirtschaft und Wissenschaft zu erforschen,« erläutert Gregor Pillen, General Manager IBM DACH. »Bereits in Kürze können interessierte Konzerne, Mittelständler und Forschungseinrichtungen über das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Zugriff zu Quantentechnologie bekommen, bevor dann der Quantencomputer aus unserem Rechenzentrum ans Netz geht.«

»Heute ist eine lang ersehnte Vision Wirklichkeit geworden. Diese Vereinbarung eröffnet Europa eine weitere Chance, bei der Weiterentwicklung einer vielversprechenden Technologie eine Vorreiterrolle zu übernehmen. Und Deutschland spielt hier durch die geplante Zusammenarbeit eines breit angelegten Ökosystems aus wissenschaftlichen, öffentlichen und privaten Institutionen eine führende Rolle. Es geht darum, die Zukunft unserer europäischen Gesellschaft mitzugestalten, indem komplexe Probleme wie der Klimawandel und Gesundheitsfragen mit Hilfe von Quantencomputing angegangen werden. Ein denkwürdiger Meilenstein für unsere Region«, sagt Martin Jetter, Senior Vice President & Chairman IBM Europa.

»Der Aufbau des ersten physischen Quantencomputers auf europäischem Boden ist ein starkes Signal für den Forschungsstandort Deutschland. Für die weitere Förderung eines international sichtbaren Ökosystems im Bereich der Quantentechnologien ist dieser Schritt von großer Bedeutung«, sagt Dr. Helge Braun, Chef des Bundeskanzleramtes.

»Der Quantencomputer ist für unser Land ein wichtiger Schritt auf dem Weg, die entscheidenden Zukunftstechnologien frühzeitig und erfolgreich mitzuprägen. Deutschland im Allgemeinen und Baden-Württemberg im Besonderen werden mit dem heutigen Tag zum Zentrum der Quantentechnologie in Europa. Damit erschließen wir unserer Wirtschaft und unserer Wissenschaft in den Bereichen Mobilität, Maschinenbau, Medien, Medizin sowie im Finanz- und Energiesektor ein riesiges Forschungs- und Experimentierfeld. Als Ministerpräsident freue ich mich natürlich sehr, wenn solche wegweisenden Standortentscheidungen in diesen Zukunftstechnologien zu Gunsten Baden-Württembergs ausgehen«, so Ministerpräsident Winfried Kretschmann.

Bayerns Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger: »Quantencomputing bietet enormes Potenzial für viele Anwendungsfelder, zum Beispiel in der Logistik, bei der Erforschung neuer Materialien, für Künstliche Intelligenz und IT-Sicherheit.« Bayern werde sich deshalb mit einem leistungsstarken Kompetenzzentrum unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC in Garching an dieser Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft beteiligen. Ein Schwerpunkt wird dabei das Zusammenspiel von Quantencomputing und IT-Sicherheit sein. Aiwanger weiter: »Wir wollen das Quantencomputing als neue Schlüsseltechnologie noch weiter für unsere Unternehmen erschließen.«

Baden-Württembergs Wirtschaftsministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut sagt: »Der Aufbau des Quantencomputers in Baden-Württemberg ist ein großartiger Erfolg und eine enorme Chance für Wirtschaft und Wissenschaft in unserem Land. Als Land der Hidden Champions und führende Innovationsregion in Europa bieten wir ideale Voraussetzungen – und eine Vielzahl an Anwendungsgebieten, für die das Quantencomputing in der Praxis nützlich werden wird. Die enorme Rechenleistung eröffnet völlig neue Möglichkeiten, um wesentliche wirtschaftsrelevante Fragestellungen künftig in kürzester Zeit anstatt in Jahren zu lösen. Als Landesregierung stellen wir daher 40 Millionen Euro bereit, um gemeinsam mit IBM und der Fraunhofer-Gesellschaft frühzeitig die nötigen Fachkompetenzen in der Industrie aufzubauen. Die Einrichtung des Kompetenzzentrums in Baden-Württemberg ist ein wichtiger Schritt, damit wir die Chancen des Quantencomputings in Zukunft optimal nutzen können.«

Das System IBM Q System One

Das IBM Q System One ist dahingehend optimiert, die Qualität, Stabilität, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit von Multi-Qubit-Anwendungen sicherzustellen. Aufgrund dieser Faktoren und des daraus resultierenden hohen Quantum Volumes (eine Maßzahl für die Leistungsfähigkeit eines Quantenrechners) ermöglicht das IBM Q System One modernste Forschungsarbeiten für konkrete Anwendungsszenarien in Wissenschaft und Industrie. IBM stellt bereits seit 2016 Quantencomputer über die Cloud für jedermann kostenlos zur Verfügung. Stand heute haben mehr als 200 000 Nutzer bereits die Möglichkeit genutzt, auf speziellen Algorithmen basierte Signale an die Rechner zu schicken. Die entsprechende Software namens Qiskit wurde mehr als 300 000-mal heruntergeladen und über 200 wissenschaftliche Arbeiten zu Experimenten wurden auf der Plattform veröffentlicht.

Das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk für Quantencomputing: www.iaf.fraunhofer.de/ZQC 

Über IBM und IBM Q

https://www.ibm.com/ibm

https://www.ibm.com/quantum-computing