Das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing bündelt bundesweit Forschungskapazitäten, um quantenbasierte Rechenstrategien für wirtschaftsrelevante Anwendungen zu entwickeln und Unternehmen beim Aufbau von Fachkompetenzen in dieser Schlüsseltechnologie zu unterstützen. Für den deutschen Mittelstand wird der Zugang zu Quantencomputing zunehmend wettbewerbsentscheidend. Das bundesweite Netzwerk schafft eine strukturierte Brücke zwischen Grundlagenforschung und konkreten Unternehmensanwendungen und reduziert so die Einstiegshürden für Betriebe, die bislang weder die finanziellen noch die personellen Ressourcen hatten, diese Technologie eigenständig zu erschließen. Wer frühzeitig Fachkompetenz aufbaut, sichert sich Vorteile bei der Prozessoptimierung und datenintensiven Entscheidungsfindung.

Max-Planck-Gesellschaft treibt KI-Grundlagenforschung in Quantencomputing und neuromorphen Systemen voran

Die Max-Planck-Gesellschaft bündelt ihre Forschungsaktivitäten in Quantencomputing und neuromorphen Systemen gezielt mit dem Ziel, praxisrelevante Technologiegrundlagen für industrielle Anwendungen bereitzustellen. Kooperationen mit Fraunhofer-Instituten und Leibniz-Einrichtungen bilden dabei den institutionellen Rahmen für den Wissenstransfer in Richtung Mittelstand.

Forschungsinfrastruktur: Verbundprojekte als Transferkanal

Die 2017 gegründete Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) steht exemplarisch für den institutionellen Ansatz, den Deutschland bei der Bündelung von Grundlagenforschung und industrieller Anwendung verfolgt. Elf Fraunhofer-Institute des Verbunds Mikroelektronik sowie zwei Leibniz-Institute, das Ferdinand-Braun-Institut (FBH) und das IHP, arbeiten unter einem gemeinsamen virtuellen Dach. Ihr kombiniertes Angebot umfasst Technologien, Anwendungen und Systemlösungen im Bereich Mikro- und Nanoelektronik.

Dieses Verbundmodell schafft die infrastrukturelle Voraussetzung, damit Grundlagenerkenntnisse aus der Max-Planck-Forschung schneller den Weg in anwendungsnahe Entwicklungsstufen finden. Für den Mittelstand bedeutet das einen breiteren Zugang zu Forschungskapazitäten, die einzelne Unternehmen nicht selbst vorhalten könnten.

Mehr zum Technologietransfer zwischen Grundlagenforschung und Industrie lesen Sie in unserer Übersicht zu Max-Planck- und Helmholtz-Spin-offs und Lizenzmodellen für den Mittelstand.

Neuromorphe Systeme: Energieeffizienz als Wettbewerbsvorteil

Neuromorphe Systeme ahmen die Informationsverarbeitung biologischer Nervensysteme nach und zeichnen sich durch einen deutlich niedrigeren Energiebedarf im Vergleich zu konventionellen Rechenarchitekturen aus. Für Mittelstandsunternehmen, die KI-Inferenz direkt auf Produktionsanlagen oder in eingebetteten Systemen betreiben wollen, ist dieser Effizienzgewinn wirtschaftlich relevant.

Die Grundlagenforschung der Max-Planck-Institute legt die theoretischen Fundamente, auf denen solche Architekturen aufgebaut werden. Erste Anwendungsfelder zeichnen sich in der industriellen Sensorik, der Qualitätskontrolle in der Fertigung sowie in der Echtzeit-Auswertung von Prozessdaten ab.

Einen Überblick über aktuelle KI-Anwendungen in der Fertigung bietet unser Artikel zu Fraunhofer-KI-Projekten in Fertigung und Logistik 2025.

Quantencomputing: Fraunhofer-Netzwerk als Brücke zur Anwendung

Das bundesweite Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing verfolgt das Ziel, quantenbasierte Rechenstrategien für wirtschaftsrelevante Fragestellungen zu entwickeln und Unternehmen beim Aufbau von Fachkompetenzen zu unterstützen. Die Verbindung zwischen Max-Planck-Grundlagenforschung und diesem Netzwerk eröffnet potenziell Wege, theoretische Quantenalgorithmen in industriell nutzbare Lösungen zu übersetzen.

Für Mittelstandsunternehmen sind vor allem Anwendungen in der Optimierung von Lieferketten, der Materialentwicklung und der Simulation komplexer Produktionsprozesse relevant. Der Technologiereifegrad bleibt derzeit noch begrenzt, dennoch empfehlen Branchenbeobachter frühzeitige Kompetenzaufbau-Initiativen.

Relevante Hintergrundinformationen zur Recheninfrastruktur für KI-intensive Anwendungen finden Sie in unserem Bericht zum Jülich Supercomputing Centre.

Nachhaltigkeitsforschung als Querschnittsthema

Neben Quantencomputing und neuromorphen Systemen zeigen Max-Planck-Kooperationsprojekte, wie Grundlagenforschung auf gesellschaftlich relevante Probleme ausgerichtet wird. Das Projekt RICIMER (Roman Inspired Cement Innovation by Multi-analytical Enhanced Research) untersucht in Anlehnung an antike Bautechniken neue Zementzumahlstoffe auf Basis vulkanasche-ähnlicher Schmelzprodukte. Ziel ist die Reduktion von CO2-Emissionen in der Zementindustrie. Römische Betone gelten dabei als Referenz, da sie zementfrei, CO2-arm und aus lokal verfügbaren Ressourcen hergestellt wurden. Die Betonkuppel des Pantheons in Rom besteht seit rund 2.000 Jahren und hat mehrere Erdbeben ohne Risse überstanden. Wissenschaftler vermuten, dass sogenannte CASH-Phasen mit spezifischer Doppelschichtstruktur für die selbstheilenden Eigenschaften verantwortlich sind.

Dieses Projekt illustriert den breiten Forschungsansatz der Max-Planck-Kooperationen, der über reine Digitaltechnologien hinausgeht und auch für materialwissenschaftlich orientierte Mittelstandsunternehmen anschlussfähig ist.

Praktische Implikationen für Entscheider im Mittelstand

1. Frühzeitiger Kompetenzaufbau zahlt sich aus. Unternehmen, die heute Mitarbeiter in quantennahen Rechenkonzepten schulen, verschaffen sich einen Vorsprung, sobald Quantencomputing die industrielle Anwendungsreife erreicht. Das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk bietet dafür strukturierte Einstiegspunkte.

2. Neuromorphe Chips als mittelfristige Option für Edge-KI. Wer KI-Inferenz dezentral auf Maschinen oder in Fahrzeugen betreiben will, sollte neuromorphe Architekturen in seine Technologie-Roadmap aufnehmen. Pilotprojekte mit Forschungspartnern aus dem FMD-Verbund sind ein sinnvoller erster Schritt.

3. Verbundstrukturen aktiv nutzen. Die FMD und ähnliche Verbünde ermöglichen Mittelständlern den Zugang zu Forschungsinfrastruktur ohne eigene Laborkapazitäten. Kooperationsvereinbarungen mit Fraunhofer- oder Leibniz-Einrichtungen senken die Einstiegshürde erheblich.

4. Nachhaltigkeitsziele mit Forschungskooperationen verknüpfen. Projekte wie RICIMER zeigen, dass Grundlagenforschung direkt auf industrielle Nachhaltigkeitsziele ausgerichtet werden kann. Für Unternehmen mit Dekarbonisierungsverpflichtungen bieten solche Kooperationen sowohl technologischen als auch kommunikativen Mehrwert.

Weiterführende Informationen zu Spin-offs aus der deutschen KI-Forschungslandschaft finden Sie in unserem Artikel zu Max-Planck-Spin-offs: Technologietransfer, Finanzierung und Mittelstandsperspektiven 2025.

Einen strukturierten Überblick über die KI-Grundlagenforschung der Max-Planck-Institute bietet zudem unser Bericht zu Max-Planck-Instituten: KI-Grundlagenforschung in Deutschland 2025.

Quellen

• Fraunhofer-Gesellschaft: Kooperationen – Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD)
• Fraunhofer-Gesellschaft: Max-Planck-Kooperationen – Aktuelle Projekte (RICIMER)

Häufige Fragen

Was ist die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) und welche Institutionen sind daran beteiligt?

Die FMD wurde 2017 gegründet, um die europäische Halbleiter- und Elektronikindustrie im globalen Wettbewerb zu stärken. Unter einem gemeinsamen virtuellen Dach bündeln elf Fraunhofer-Institute des Verbunds Mikroelektronik sowie die beiden Leibniz-Institute FBH und IHP ihre Technologien, Anwendungen und Systemlösungen im Bereich der Mikro- und Nanoelektronik zu einem kombinierten Gesamtangebot.

Wie unterstützt das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing den deutschen Mittelstand?

Das bundesweite Kompetenznetzwerk Quantencomputing von Fraunhofer hat das Ziel, quantenbasierte Rechenstrategien für wirtschaftsrelevante Fragestellungen zu entwickeln. Konkret unterstützt es Unternehmen in Deutschland beim Aufbau der erforderlichen Fachkompetenzen, um die Schlüsseltechnologie Quantencomputing betrieblich nutzbar zu machen.

Was sind Fraunhofer-Leistungszentren und welche Rolle spielen sie für Unternehmen?

Leistungszentren organisieren die Zusammenarbeit zwischen universitärer und außeruniversitärer Forschung einerseits und der Wirtschaft andererseits. Sie zeichnen sich durch verbindliche, durchgängige Roadmaps aus, an die sich alle beteiligten Partner halten, und sollen so den Transfer von Forschungsergebnissen in die Praxis verlässlich strukturieren.

Was verbirgt sich hinter dem Fraunhofer-Max-Planck-Projekt RICIMER?

RICIMER steht für ‘Roman Inspired Cement Innovation by Multi-analytical Enhanced Research’. Das Projekt untersucht neue Zementzumahlstoffe auf Basis von Vulkanaschen-ähnlichen Schmelzprodukten, angelehnt an die Zusammensetzung antiker römischer Betone. Ziel ist es, CO2-Emissionen in der Zementindustrie zu senken. Römische Betone gelten als zementfrei, CO2-arm und besitzen selbstheilende Eigenschaften, die etwa dem Pantheon in Rom über rund 2.000 Jahre Erdbeben-Resilienz verleiht.

Warum sind römische Betone für die moderne Baustoffforschung relevant?

Römische Betone erfüllen mehrere Kriterien, die an moderne nachhaltige Baustoffe gestellt werden: Sie sind zementfrei und damit CO2-arm, bestehen aus lokal verfügbaren Rohstoffen wie Vulkanaschen und weisen selbstheilende Eigenschaften auf. Forschende vermuten, dass sogenannte CASH-Phasen (Calcium-Aluminat-Silikat-Hydrate) mit einer spezifischen Doppelschichtstruktur für diese Eigenschaften verantwortlich sind. Da die ursprüngliche Rezeptur verloren gegangen ist, setzt das RICIMER-Projekt auf multianalytische Methoden, um sie zu rekonstruieren.

Dieser Artikel wurde von einem KI-System automatisiert erstellt. Kennzeichnung gemäß Art. 50 der EU-KI-Verordnung.