Markt für Quantencomputer Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der weltweite Markt für Quantencomputer wurde im Jahr 2023 auf 0,9 Milliarden US-Dollar geschätzt. Schätzungen zufolge wird er bis 2032 ein Volumen von 9 Milliarden US-Dollar erreichen und im Prognosezeitraum (2024–2032) eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate ( CAGR) von 29,5 % aufweisen.

Bei der Quanteninformatik werden für Operationen Qubits verwendet, also Quantenzustände eines Objekts. Ein Qubit ist ein undefinierter Zustand eines Objekts, bevor es erkannt wurde, wie etwa der Spin eines Elektrons oder die Polarisation eines Photons. Klassische Computer führen logische Operationen im Binärsystem aus, d. h. Operationen, die auf einer von zwei Positionen basieren. Ein einzelner Zustand, der durch 1 oder 0 dargestellt wird, wird als Bit bezeichnet. Ein Quantencomputer hingegen erfordert, dass ein Objekt lange genug in einem Überlagerungszustand gehalten wird, um verschiedene Prozesse darauf auszuführen.

Das Wachstum bei Quantencomputern könnte die Entwicklung neuer Durchbrüche in der Wissenschaft vorantreiben, Medikamente zur Lebensrettung, Methoden des maschinellen Lernens zur Diagnose von Krankheiten, Materialien zur Herstellung effizienterer Geräte und Strukturen, Finanzstrategien und Algorithmen zur schnellen Lenkung von Ressourcen wie Krankenwagen. Angesichts der Vorteile der Technologie wird erwartet, dass der globale Markt für Quantencomputer im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum verzeichnen wird.

Marktdynamik

Fortschritte im Quantencomputing bieten eine zuverlässige Cloud-basierte Ausführungsplattform

Aktuelle Fortschritte im Bereich des Quantencomputings bieten durch öffentliche und private Initiativen Wachstumspotenzial für fantasievolle Konzepte und konkrete Computing-Optionen für mehrere Unternehmen. Mit fortschreitender Forschung im Bereich des Quantencomputings planen führende Unternehmen, Quanten-Hardware und -Software zum Kauf anzubieten. Andererseits arbeiten einige Organisationen daran, Endbenutzern eine Cloud-basierte Computing-Plattform und Softwareanwendungen bereitzustellen.

Software spielt eine Schlüsselrolle bei der Erzielung der besten Ergebnisse für verschiedene Aspekte, darunter Anwendungen und Programmierung, Ausführung und Laufzeit sowie Architekturdesign des Quantencomputings. Laut dem Quantum Computing Institute des Oak Ridge National Laboratory war die Software eines der größten Hindernisse in früheren Ausführungsmodellen, da sie einen einfachen Ansatz für die Laufzeitkompilierung mit schnellen und zuverlässigen Vorgängen darstellte. Darüber hinaus schließen verschiedene Start-up-Unternehmen und Forschungseinrichtungen wie 1QBit, QxBranch und QCWare die Lücke zwischen experimenteller Forschung und großen Unternehmen.

Hochgeschwindigkeits-Quantencomputer werden klassische Supercomputer zur Lösung komplexer Probleme ersetzen

Angesichts der rasanten Entwicklung der Quantenhardwaretechnologien ist zu erwarten, dass Quantencomputer mit Qubits arbeiten und Probleme lösen werden, die über den Rahmen klassischer Supercomputer hinausgehen. Laut IBM Research gibt es drei Grundtypen von Quantencomputern: Quantum Annealer, Analog Quantum und Universal Quantum. Ihre Herstellung ist jedoch aufgrund hardwarespezifischer Eigenschaften und Anforderungen äußerst anspruchsvoll. So schätzt beispielsweise D-Wave Systems Inc., einer der Hersteller kommerzieller adiabatischer Quantencomputer, dass sein Quantencomputer der nächsten Generation eine Geschwindigkeit von 2000 Qubits haben wird. Neben D-Wave beschäftigen sich auch andere führende Unternehmen wie Google, MIT Lincoln Laboratory und Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA) mit Hardwaregeräten für Quantencomputing.

Quantentechnologien eröffnen Möglichkeiten im Gesundheitssektor, da die Zahl komplexer Verfahren weiter zunimmt

Rolle der Regierungen bei der Lenkung der Forschung

Quantentechnologien werden wahrscheinlich mit mehreren bestehenden Technologien zusammenarbeiten und mit der Politik nationaler Regierungen und internationalen Abkommen verflochten, um Frieden, Stabilität und wirtschaftliche Entwicklung zu fördern oder zu schwächen. Darüber hinaus können in einigen Fällen Vorschriften zur Bewältigung von Risiken unerlässlich werden, bei denen Regierungen eine entscheidende Rolle dabei spielen werden, die Forschung in die richtige Richtung zu lenken. So wird beispielsweise Networked Quantum Information Technologies (NQIT), eines der vier Forschungszentren für Quantencomputer, von der britischen Regierung im Rahmen des National Quantum Technologies Programme finanziert, das rund 324 Millionen US-Dollar wert ist.

Regionalanalyse

Nordamerika ist Weltmarktführer, unterstützt durch massive öffentliche Investitionen in die Entwicklung der Quanteninfrastruktur

Dank umfangreicher öffentlicher und privater Investitionen in Forschung und Entwicklung dominiert Nordamerika den globalen Markt für Quantencomputer. Die Regierungen der Region investieren erheblich in den Aufbau der Infrastruktur und Ressourcen, die für die Quantendominanz erforderlich sind. So fördern Regierungen die Entwicklung und das Wachstum von Quantentechnologien, indem sie Grundlagen- und angewandte Forschung in staatlichen und nichtstaatlichen Labors und Universitäten unterstützen.

NQI-Gesetz

Im Dezember 2018 verabschiedete der US-Kongress ein Gesetz zur Beschleunigung des Quantencomputings und Präsident Trump unterzeichnete den National Quantum Initiative Act (NQI Act), der das Energieministerium (DOE), die National Science Foundation (NSF) und das National Institute of Standards and Technology (NIST) anweist, Forschung und Entwicklung sowie Ausbildung im Bereich der Quanteninformationswissenschaft (QIS) zu unterstützen. Das Gesetz bietet auch spezifischere Anweisungen für jede NQI-Agentur, darunter die Festlegung von Programmzielen und die Förderung von Partnerschaften zwischen Bundeslabors, Universitäten, Unternehmen und anderen Einrichtungen.

Europa – ein wichtiger Wachstumstreiber für den Quantencomputermarkt

Europa leistet einen wichtigen Beitrag zur Forschung im Bereich der Quantencomputertechnologie und nimmt bei Veröffentlichungen, Patenten und Unternehmen, die sich mit der Entwicklung von Quantentechnologien beschäftigen, eine führende Rolle ein. Die Europäische Union und Großbritannien haben nationale Strategien oder Programme entwickelt, die darauf abzielen, die Forschung im Bereich der Quantencomputertechnologien zu beschleunigen. Das Institute for Defense Analyses (IDA) schätzt beispielsweise, dass die Europäische Union zwischen 2013 und 2015 jährlich 361 Millionen US-Dollar für die Erforschung der Quantenwissenschaft und -technologie ausgegeben hat.

China – ein aufstrebender Akteur auf dem globalen Markt für Quantencomputer

Die chinesische Quantencomputertechnologie hat erhebliche Verbesserungen und Innovationen erfahren und kämpft um den zweitgrößten Marktanteil im Bereich des Quantencomputers, der historisch von amerikanischen Forschern dominiert wurde. Darüber hinaus ist die Forschung im Bereich der Quanteninformationswissenschaft eines der vier Megaprojekte des 15-Jahres-Plans (2006–2020) für Wissenschaft und Technologieentwicklung Chinas. Die chinesische Regierung unternimmt erhebliche Anstrengungen, um Quantenkommunikation und Quantencomputer zu entwickeln. Vor kurzem hat sie 10 Milliarden USD für den Bau des Nationalen Labors für Quanteninformationswissenschaften in Hefei ausgegeben, das 2020 eröffnet werden soll.

Segmentanalyse

Je nach Typ ist der Markt für Quantencomputer in Software und Hardware segmentiert.

Auf dem Markt für Quantencomputer dominiert die Hardware das Segment. Quantenhardware, einschließlich Qubits und Quantenprozessoren, ist für die Entwicklung und Weiterentwicklung von Quantencomputern von entscheidender Bedeutung. Die Etablierung von Quantenhardware wird durch große Investitionen und Durchbrüche in der Herstellung von Quantenchips, Kühlsystemen und Fehlerkorrekturtechniken vorangetrieben. Die Dominanz der Hardware ist offensichtlich, da sie die Grundlage für praktische Anwendungen und Fortschritte im Bereich Quantencomputer bildet, Innovationen ermöglicht und erhebliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen sowohl des privaten als auch des öffentlichen Sektors anzieht.

Basierend auf der Anwendung ist der Markt für Quantencomputer in maschinelles Lernen, Optimierung, biomedizinische Simulationen, Finanzdienstleistungen, elektronische Materialentdeckung und andere (Verkehrsoptimierung, Wettervorhersage und andere) unterteilt.

Auf dem Markt für Quantencomputer dominieren Optimierungsanwendungen das Segment. Die Fähigkeit des Quantencomputers, komplexe Optimierungsprobleme effizient zu lösen, macht ihn für Branchen wie Logistik, Fertigung und Finanzen äußerst wertvoll. Diese Dominanz beruht auf seiner Fähigkeit, groß angelegte kombinatorische Herausforderungen zu bewältigen und Entscheidungsprozesse zu verbessern. Erhebliche Investitionen und Durchbrüche bei Quantenalgorithmen zur Optimierung treiben die Einführung voran, da Unternehmen versuchen, Quantencomputer zur Verbesserung der Betriebseffizienz und ihres Wettbewerbsvorteils in verschiedenen Sektoren zu nutzen.

Basierend auf der Bereitstellung ist der Markt für Quantencomputer in On-Premise und Cloud segmentiert.

Auf dem Markt für Quantencomputer dominiert die Cloud-Bereitstellung das Segment. Cloudbasiertes Quantencomputing bietet skalierbaren Zugriff auf Quantenressourcen, ohne dass eine umfangreiche Infrastruktur vor Ort erforderlich ist. Mit diesem Modell können Unternehmen die Leistung von Quantencomputern nach Bedarf nutzen, was Experimente und Entwicklung erleichtert und gleichzeitig die Kosten senkt. Die Einrichtung von Cloud-Quantenplattformen durch große Technologieunternehmen wie IBM und Google hat zu einer weit verbreiteten Akzeptanz geführt, den globalen Zugriff auf fortschrittliche Quantenfunktionen ermöglicht und Forschung und kommerzielle Anwendungen beschleunigt.

Basierend auf vertikalen Märkten ist der Markt für Quantencomputer in die Bereiche Verteidigung, Gesundheitswesen und Pharmazie, Chemie, Bank- und Finanzwesen, Energie und Strom und Sonstige segmentiert.

Der Markt für Quantencomputer wird von Banken und Finanzwesen dominiert. Quantencomputer bieten erhebliches Potenzial für die Optimierung komplexer Finanzmodelle, die Verbesserung von Risikoanalysen und die Beschleunigung des algorithmischen Handels. Der Bedarf des Sektors an fortschrittlicher Rechenleistung zur Lösung komplexer Probleme und zur Verwaltung riesiger Datensätze ist der Grund für diese Dominanz. Quantencomputer wurden durch strategische Investitionen und Kooperationen zwischen Finanzinstituten und Technologieunternehmen etabliert und gelten als transformatives Instrument im Finanzwesen, das einen Wettbewerbsvorteil bietet und komplexe Herausforderungen in Echtzeit bewältigt.

jüngsten Entwicklungen

• Im Jahr 2018 stellte die kanadische Regierung dem Institute for Quantum Computing (IQC) 15 Millionen USD aus dem Jahresbudget zur Verfügung, um die Möglichkeiten der Quantenrevolution zu untersuchen und zu verstehen.
• Im Juli 2018 unterzeichneten kanadische und deutsche Forschungs- und Privatsektororganisationen eine Absichtserklärung (Memorandum of Understanding, MOU) zur gemeinsamen Einrichtung entsprechender kanadischer und deutscher Netzwerke für Quantencomputing und maschinelles Lernen zur Zusammenarbeit bei angewandten Initiativen für Quantencomputing und maschinelles Lernen von beiderseitigem Interesse.
• Im Jahr 2018 schlossen sich die japanischen Banken MUFG Bank, Ltd. und Mizuho Bank, Ltd. einem neuen IBM Q Hub an der Keio University an, um über die Cloud auf das kommerzielle 20-Qubit-System von Q zuzugreifen und so zukünftige Anwendungen des Quantencomputings im Finanzsektor zu erforschen und zu entwickeln.
• Im Jahr 2017 brachte QxBranch einen Quantencomputersimulator für die Commonwealth Bank of Australia (CBA) auf den Markt. Mit dem Simulator können Unternehmensleiter, Entwickler und quantitative Analysten den Einsatz von Quantencomputerhardware erkunden und validieren.
• Im Oktober 2018 kündigte Cambridge Quantum Computing (CQC) eine Zusammenarbeit mit der JSR Corporation für das umfangreiche Experiment zur Implementierung modernster Quantenalgorithmen zur Berechnung angeregter Zustände von Molekülen an, die Multireferenzeigenschaften berücksichtigen können. CQC und JSR sind jedoch der Teil von IBM Q, der ständig an der Implementierung der Quantenchemieanwendung von CQC mit dem 20-Qubit-Quantenprozessor von IBM arbeitet.
• Im Januar 2019 unterzeichnete ExxonMobil eine Partnerschaftsvereinbarung mit IBM, um den potenziellen Einsatz von Quantencomputern bei der Entwicklung von Energie- und Fertigungstechnologien der nächsten Generation voranzutreiben . Die Entwicklung im Bereich des Quantencomputers könnte die Möglichkeit bieten, rechnerisch anspruchsvolle Probleme in einer Vielzahl von Anwendungen zu lösen, beispielsweise das Potenzial, ein regionales Stromnetz zu optimieren und prädiktivere Umweltmodelle durchzuführen.