Welche Grundlagen des Quantencomputings sollten Unternehmen kennen?
Quantencomputer verarbeiten Informationen mithilfe von Quantenbits (Qubits). Anders als klassische Bits können Qubits Überlagerungszustände annehmen. Quantenalgorithmen nutzen unter anderem Überlagerung, Verschränkung und Interferenz. Daraus ergeben sich andere Rechenverfahren; eine pauschale Beschleunigung aller Aufgaben folgt daraus nicht. Ob ein Vorteil entsteht, hängt von der Aufgabe und dem eingesetzten Verfahren ab (Schneider und Smalley, 2026).
Für eine erste Einordnung musst du keine Quantenalgorithmen programmieren können. Hilfreich ist, grundlegende Aussagen beurteilen zu können: Worauf bezieht sich ein behaupteter Vorteil? Wird ein Forschungsergebnis beschrieben oder ein Nutzen für einen konkreten Unternehmensprozess? Welche Annahmen gelten für Hardware, Daten und Ergebnisqualität?
Ein gemeinsames Begriffsverständnis erleichtert die Gespräche zwischen Fachabteilungen, IT und Führung. Es hilft auch, Fragen an Forschungseinrichtungen oder Anbieterunternehmen präziser zu formulieren. Das Fraunhofer IAO fasst die Bedeutung dieses Einstiegs so zusammen: „Dafür müssen wir zunächst jedoch verstehen, wie Quantencomputer funktionieren, damit wir lernen, die Möglichkeiten dieser Technologie zu nutzen und zu beherrschen.“ (Fraunhofer IAO, o. J.).
Welche Potenziale bietet Quantencomputing für Unternehmen?
Quantencomputing bietet Potenzial für ausgewählte Problemstellungen, bei denen klassische Rechenverfahren an Grenzen stoßen können. Für Unternehmen ist jedoch entscheidend, den möglichen Nutzen nicht allgemein aus der Technologie abzuleiten, sondern ihn an einer konkreten fachlichen Aufgabe, vorhandenen Daten und messbaren Prozesszielen zu prüfen.
Zu den möglichen Anwendungsfeldern zählen etwa die Simulation von Molekülen und die Untersuchung komplexer Optimierungsaufgaben. Solche Anwendungsfelder geben Anlass zu einer genaueren Prüfung. Sie belegen für sich genommen noch keinen wirtschaftlichen Vorteil im eigenen Unternehmen (NIST, 2026).
Ein Bezug zum eigenen Fachgebiet entsteht erst durch eine konkrete Frage. Geht es beispielsweise um Eigenschaften eines Materials oder um eine schwierige Planungsaufgabe? Wo liegen die Grenzen der heute verwendeten Verfahren? Welche Verbesserung wäre für den Prozess überhaupt relevant? Die Antworten helfen, ein mögliches Anwendungsfeld einzugrenzen, bevor du über Lösungen sprichst.
Dass die Übertragung in industrielle Abläufe weiterhin Forschungsarbeit erfordert, zeigt beispielsweise das Fraunhofer-Projekt SEQUOIA End-to-End. Es untersucht Engpässe im Entwicklungsprozess für Quantensoftware und Lösungen für industrielle Anwendungsfälle. Für Unternehmen ist deshalb auch die Frage wichtig, wie sich eine Anwendung in vorhandene Systeme und Abläufe integrieren ließe (Fraunhofer IAO, o. J.).
Als erste Orientierung kannst du drei Fragen festhalten:
- Welches Problem möchten wir lösen? Beschreibe die fachliche Aufgabe, bevor du über eine bestimmte Technologie nachdenkst.
- Woran würden wir einen Nutzen erkennen? Benenne beispielsweise die gewünschte Ergebnisqualität oder eine relevante Verkürzung der Bearbeitungszeit.
- Was wissen wir bereits und was bleibt offen? Trenne belegte Ergebnisse von Annahmen über künftige Möglichkeiten.
Diese Fragen ersetzen keine technische Bewertung. Sie schaffen eine Grundlage dafür, die passende Expertise einzubeziehen und Forschungsperspektiven von konkreten Einsatzentscheidungen zu unterscheiden.
Warum gehört quantensichere IT zur Vorbereitung?
Die Vorbereitung auf Quantencomputing betrifft auch den Schutz bestehender Informationen. Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer könnte bestimmte heute verbreitete kryptografische Verfahren angreifen. Unternehmen sollten deshalb die Sicherheitsfrage gesondert betrachten. Sie kann relevant sein, auch wenn keine eigene Quantencomputing-Anwendung geplant ist (NIST, 2026).
Ein wichtiger Ansatz ist Post-Quanten-Kryptografie: kryptografische Verfahren, die Angriffen durch klassische wie auch künftige Quantencomputer widerstehen sollen. Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) veröffentlichte am 13. August 2024 die ersten drei finalisierten Standards aus seinem Post-Quanten-Kryptografie-Projekt. Die Standards FIPS 203, FIPS 204 und FIPS 205 betreffen Schlüsselkapselung beziehungsweise digitale Signaturen (NIST, 2024).
Für einen Einstieg ist zunächst zu klären, wer im Unternehmen die Entwicklung der Kryptografie verfolgt und welche Informationen langfristig geschützt werden müssen. Die Bewertung möglicher Quantencomputing-Anwendungen und die Vorbereitung der IT-Sicherheit sind zwei unterschiedliche Aufgaben. Beide benötigen fachkundige Verantwortliche und einen Bezug zu den vorhandenen Systemen.
Wichtig ist, Quantencomputing-Anwendungen und quantensichere IT nicht in einem gemeinsamen Projektziel zu vermischen. Die Anwendungsbewertung fragt nach möglichen fachlichen Vorteilen, etwa bei Simulation oder Optimierung. Die IT-Sicherheitsbewertung prüft dagegen, welche kryptografischen Verfahren, Datenbestände und Verantwortlichkeiten bereits heute dokumentiert werden sollten. Beide Perspektiven können parallel vorbereitet werden, benötigen aber unterschiedliche Fachrollen und Entscheidungsgrundlagen.
Welche Quantenkompetenzen brauchen unterschiedliche Rollen im Unternehmen?
Der Wissensbedarf zu Quantencomputing richtet sich nach der jeweiligen Aufgabe im Unternehmen: Strategie, Innovation, Forschung, IT-Sicherheit und Personalentwicklung benötigen unterschiedliche Tiefen. Deshalb sollten Unternehmen nicht pauschal alle Mitarbeitenden qualifizieren, sondern Rollen, offene Fragestellungen und passende Lernziele zuerst miteinander abgleichen. Wer strategische Entscheidungen vorbereitet, benötigt eine andere Vertiefung als jemand, der Anwendungen entwickelt oder kryptografische Verfahren bewertet. Für den Einstieg ist es daher sinnvoll, zuerst Rollen und Fragestellungen zu benennen und anschließend passende Lernziele festzulegen.
Der European Competence Framework for Quantum Technologies bietet dafür eine fachliche Orientierung. Die Version 3.0 vom April 2025 unterscheidet sechs Kompetenzstufen und neun Qualifikationsprofile. Der Rahmen umfasst Quantentechnologien insgesamt, also neben Quantencomputing auch weitere Bereiche. Er unterstützt die Planung und den Vergleich von Qualifizierungsmaßnahmen; die konkrete Auswahl muss zum eigenen Bedarf passen (Greinert und Müller, 2025).
Die unterschiedlichen Anforderungen werden auch in einer Studie von Greinert und weiteren Forschenden sichtbar. Die Untersuchung basiert auf 34 leitfadengestützten Interviews mit Personen aus der Industrie sowie einer ergänzenden Befragung. Sie beschreibt Weiterbildungsbedarfe auf verschiedenen Niveaus und in unterschiedlichen Formaten. Die Ergebnisse betreffen die untersuchten Beteiligten im Quantentechnologie-Umfeld und sind keine repräsentative Aussage über alle Unternehmen (Greinert et al., 2024).
Für die interne Diskussion bietet sich eine einfache Zuordnung an: Führung und Strategie klären die Bedeutung für das Unternehmen; Innovation und Forschung prüfen fachliche Anknüpfungspunkte; IT und IT-Sicherheit betrachten Systeme und Risiken; Personalentwicklung unterstützt passende Lernwege. Diese Zuordnung ist eine Orientierung und kein fertiges Kompetenzprofil.
Welche fünf Fragen helfen Unternehmen beim Einstieg in die Quantum Readiness?
Ein kurzer Selbstcheck hilft Unternehmen, die wichtigsten Kernfragen zur Quantum Readiness zu strukturieren und den nächsten Informationsbedarf zu erkennen. Die folgenden fünf Fragen lassen sich als Checkliste nutzen, um offene Punkte, Zuständigkeiten und nächste Schritte festzuhalten. Besprich die folgenden Fragen mit den betroffenen Bereichen und halte fest, was bereits geklärt ist, welche Punkte offen sind und wer weiterarbeiten sollte:
1. Grundlagen: Können die beteiligten Personen erklären, was Quantencomputing ist und wie es sich von klassischem Rechnen unterscheidet?
2. Fachlicher Bezug: Gibt es eine konkrete Aufgabe, deren mögliche Verbindung zu Quantencomputing ihr untersuchen möchtet?
3. Bewertung: Könnt ihr bei den betrachteten Anwendungen zwischen belegten Ergebnissen, Annahmen und Prognosen unterscheiden?
4. IT-Sicherheit: Ist geklärt, wer sich im Unternehmen mit der Vorbereitung auf quantensichere Kryptografie befasst?
5. Kompetenzen: Wisst ihr, welche Rollen für die offenen Fragen zusätzliches Wissen benötigen?
Der Selbstcheck ist ein Gesprächseinstieg, keine Reifegradmessung. Aus den Antworten lässt sich ableiten, welches Wissen als Nächstes hilfreich wäre: Grundlagen, Anwendungsbewertung, IT-Sicherheit oder Qualifizierung. Halte einen überschaubaren nächsten Schritt fest und benenne, wer daran beteiligt sein sollte.
Quantum Readiness entsteht in diesem Verständnis, indem die fachliche Klarheit zunimmt. Unternehmen können ihren Bedarf einordnen, gezielte Fragen stellen und die Vorbereitung an ihren Aufgaben ausrichten. Der erste Schritt ist deshalb, die entscheidende offene Frage im eigenen Unternehmen zu benennen.
Welche Kernfragen strukturieren Quantum Readiness?
Was ist Quantum Readiness?
Quantum Readiness beschreibt hier die fachliche und organisatorische Vorbereitung eines Unternehmens auf Quantencomputing. Dazu zählen Grundlagenwissen, die Bewertung möglicher Auswirkungen und die Planung passender Kompetenzen. Damit bildet Quantum Readiness einen Rahmen, um den eigenen Informations- und Qualifizierungsbedarf einzuordnen und nächste Schritte festzulegen.
Sind Quantencomputer für jede Aufgabe besser geeignet?
Quantencomputer bieten andere Rechenverfahren als klassische Computer. Ein Vorteil kommt für bestimmte Aufgaben infrage und muss im jeweiligen Zusammenhang untersucht werden. Aus einer großen oder komplexen Aufgabe allein lässt sich kein Quantenvorteil ableiten; die geeigneten Verfahren und der Vergleich mit klassischen Lösungen bleiben entscheidend.
Brauchen Unternehmen einen eigenen Quantencomputer?
Für den Aufbau von Grundlagenwissen oder die erste Einordnung möglicher Anwendungen ist kein eigener Quantencomputer erforderlich. Auch die Vorbereitung auf künftige kryptografische Risiken beginnt mit der Betrachtung vorhandener Informationen, Systeme und Zuständigkeiten. Welche technischen Ressourcen später benötigt werden, hängt von der konkreten Aufgabe ab.
Was ist Post-Quanten-Kryptografie?
Post-Quanten-Kryptografie bezeichnet kryptografische Verfahren, die Informationen auch vor Angriffen durch künftige Quantencomputer schützen sollen. Sie ist von einer eigenen Quantencomputing-Anwendung zu unterscheiden. Für Unternehmen geht es dabei um die Vorbereitung ihrer kryptografischen Verfahren und Systeme auf veränderte Sicherheitsanforderungen (NIST, 2026).
Müssen alle Mitarbeitenden Quantenphysik lernen?
Der erforderliche Wissensumfang hängt von Rolle und Aufgabe ab. Einige Mitarbeitende benötigen Orientierung zu Begriffen und möglichen Auswirkungen; andere brauchen technische Vertiefung. Der European Competence Framework for Quantum Technologies unterstützt dabei, unterschiedliche Lernziele und Wissensniveaus zu beschreiben. Ein einheitlicher Qualifizierungsumfang für alle Rollen ist daraus nicht abzuleiten (Greinert und Müller, 2025).
Wie lässt sich Wissen über Quantencomputing gezielt aufbauen?
Der gezielte Wissensaufbau zu Quantencomputing lässt sich entlang von drei Perspektiven strukturieren: Grundlagen verstehen, Anwendungsmöglichkeiten bewerten und Quantenkompetenzen aufbauen. Je nach Informationsbedarf können Unternehmen mit einer allgemeinen Einführung, einer anwendungsnahen Vertiefung oder einer rollenbezogenen Qualifizierungsplanung beginnen.
Hinweis: Die Webinar-Reihe des VDI Wissensforums vertieft diese drei Perspektiven in separaten Formaten. Informationen zu Terminen, Anmeldung und Aufzeichnungen stehen auf den jeweiligen Veranstaltungsseiten.
