Quantencomputing: Hype oder ein echter Trend?

Das Wort „Quantum“ stammt aus dem Lateinischen und bedeutet so viel wie „wie viel“ oder „eine Menge“. In der Physik bezeichnet ein Quant die kleinste diskrete Einheit einer physikalischen Eigenschaft. In seiner zusammengesetzten Form - etwa im Begriff „Quantensprung“ - steht das Wort für eine plötzliche, tiefgreifende und grundlegende Veränderung. Genau deshalb eignet es sich auch als Beschreibung für eine Technologie, die von vielen als der nächste große Innovationsschub angesehen wird: das Quantencomputing.

Quantencomputer gelten als die potenziell nächste große Technologieplattform und werden nicht selten als möglicher Nachfolger der aktuellen KI-Revolution gehandelt. Für Nicht-Physiker mögen die jüngsten Schlagzeilen schwer einzuordnen sein - beeindruckend klingen sie allemal:

• Google präsentiert den „unglaublichen“ Willow-Chip, der ein Problem in wenigen Minuten löst, für dessen Berechnung ein klassischer Computer 10 Septillionen Jahre benötigen würde.
• Der weltweit erste 10.000-Qubit-Prozessor erreicht einen 100-fachen Sprung bei der Anzahl der Qubits.
• Der Supercomputer „JUPITER“ stellt mit einer 50-Qubit-Quantensimulation einen neuen Weltrekord auf.
• Forscher des Caltech entwickeln ein riesiges Array aus 6.100 neutralen Atomen.
• Ein Photon wird in einem spektakulären Quantendurchbruch über eine Distanz von 270 Metern teleportiert.

Doch beeindruckende Schlagzeilen voller Fachbegriffe haben in der Technologiebranche Tradition. Häufig eilt die öffentliche Wahrnehmung der tatsächlichen Entwicklung weit voraus. Deshalb lohnt ein genauerer Blick darauf, was Quantencomputing eigentlich ist, weshalb die Technologie als so bedeutend gilt und ob der aktuelle Hype tatsächlich das Fundament für eine langfristige Investmentthese liefert.

Klassisches Computing und das Mooresche Gesetz

Um Quantencomputing zu verstehen, muss zunächst geklärt werden, wie klassische Computer arbeiten. Im Zentrum stehen dabei die sogenannten Bits.

Jeder herkömmliche Computer - vom Smartphone über den Laptop bis hin zu „El Capitan“, dem derzeit leistungsstärksten Supercomputer der Welt - basiert auf Bits als grundlegende Informationseinheit.

Ein Bit ist die grundlegende Einheit der digitalen Informationsverarbeitung und kann ausschließlich zwei Zustände annehmen: 0 oder 1. Jede versendete E-Mail, jedes gestreamte Video und jedes gespielte Videospiel basiert letztlich auf Milliarden von Nullen und Einsen, die in rasender Geschwindigkeit zwischen diesen beiden Zuständen wechseln. Über mehr als fünf Jahrzehnte hinweg haben technologische Fortschritte die Leistungsfähigkeit dieser binären Prozesse kontinuierlich gesteigert. Doch genau dieser Entwicklungspfad stößt inzwischen zunehmend an physikalische Grenzen.

Wie erfolgreich dieser Innovationszyklus bislang war, zeigt das Moore’sche Gesetz. Es beschreibt den technologischen Fortschritt der modernen Computerindustrie und verdeutlicht gleichzeitig, warum die Branche heute vor neuen Herausforderungen steht. Das Moore’sche Gesetz besagt:

„Die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip verdoppelt sich etwa alle zwei Jahre, während sich die Kosten für Computer halbieren.“

Wie die nachstehende Grafik veranschaulicht, führte dieser Zusammenhang über Jahrzehnte hinweg zu einem exponentiellen Anstieg der Rechenleistung bei gleichzeitig sinkenden Kosten. Dabei ist zu beachten, dass die y-Achse logarithmisch skaliert ist. Jede Teilstrichmarkierung entspricht somit einer Verhundertfachung der Rechenleistung pro investiertem Dollar.

Das Moore’sche Gesetz stößt jedoch zunehmend an physikalische Grenzen. Insbesondere die weitere Miniaturisierung von Transistoren stellt die Chiphersteller vor immer größere Herausforderungen. Zwar haben zahlreiche technologische Innovationen dazu beigetragen, die Gültigkeit des Moore’schen Gesetzes über Jahrzehnte hinweg zu verlängern, doch wird es zunehmend schwieriger und kostspieliger, die physikalischen Beschränkungen weiter hinauszuschieben.

Quantenbits

Quantencomputing verfolgt einen grundlegend anderen Ansatz als die binäre Logik klassischer Computer. Statt mit Bits arbeitet es mit Quantenbits, den sogenannten Qubits.

Während ein klassisches Bit ausschließlich die Zustände 0 oder 1 annehmen kann, verfügen Qubits über zusätzliche Eigenschaften, die Quantencomputern ihre außergewöhnlichen Fähigkeiten verleihen:

• Superposition: Ein Qubit kann gleichzeitig die Zustände 0 und 1 annehmen. Dadurch ist ein Quantencomputer in der Lage, mehrere mögliche Lösungen parallel zu untersuchen.
• Verschränkung: Zwei Qubits können miteinander verbunden sein, sodass der Zustand des einen unmittelbar mit dem Zustand des anderen verknüpft ist - unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen.
• Interferenz: Quantenalgorithmen nutzen wellenartige Eigenschaften, um wahrscheinliche Lösungen zu verstärken und unwahrscheinliche auszublenden. Auf diese Weise wird die Berechnung gezielt in Richtung des korrekten Ergebnisses gelenkt.

Verwirrend? Ohne Frage. Die entscheidende Erkenntnis ist jedoch vergleichsweise einfach: Quantencomputer verarbeiten Informationen nicht Schritt für Schritt. Stattdessen können sie zahlreiche mögliche Lösungswege gleichzeitig untersuchen.

Ein einfaches Beispiel verdeutlicht den Unterschied: Soll ein Labyrinth gelöst werden, testet ein klassischer Computer einen Weg nach dem anderen. Führt der erste Versuch nicht zum Ziel, folgt der nächste, dann der übernächste und so weiter. Ein Quantencomputer kann dagegen alle möglichen Wege gleichzeitig analysieren und dadurch wesentlich schneller zum richtigen Ergebnis gelangen.

Gerade bei Anwendungen mit einer astronomischen Anzahl möglicher Lösungswege - etwa in der Kryptografie, der Wirkstoffforschung, der Materialsimulation oder der Finanzoptimierung - könnte Quantencomputing die benötigte Rechenzeit drastisch reduzieren. Wie groß dieser potenzielle Vorteil sein kann, bringt das folgende Zitat aus der New York Times eindrucksvoll auf den Punkt:

Vorfreude vs. Realität

An dieser Stelle müssen wir die Erwartungen allerdings etwas bremsen, denn der Weg zur breiten Anwendung von Quantencomputern dürfte noch Geduld erfordern.

Klassische Bits - also die bekannten Nullen und Einsen - sind äußerst robust. Sie funktionieren zuverlässig und werden weder durch Raumtemperatur noch durch alltägliche Vibrationen beeinträchtigt. Vereinfacht gesagt verhalten sie sich ähnlich wie ein WLAN-Signal, das unter normalen Bedingungen stabil bleibt.

Qubits hingegen sind ausgesprochen empfindlich. Damit sie ihre Quanteneigenschaften behalten, müssen sie nahezu vollständig von ihrer Umgebung isoliert werden. Bereits kleinste äußere Einflüsse - etwa minimale Temperaturschwankungen oder feinste Vibrationen - können ausreichen, um ein Qubit in einen klassischen Zustand zu versetzen und die gewünschten Quanteneffekte zu zerstören.

Aus diesem Grund müssen Quantenprozessoren auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden - auf etwa -273 Grad Celsius. Zum Vergleich: Das liegt rund 38 Grad Celsius unter den typischen Temperaturen auf Pluto.

Um diese Bedingungen zu schaffen, werden Quantenprozessoren in hochspezialisierten Verdünnungskühlschränken betrieben und aufwendig gegen äußere Störeinflüsse abgeschirmt. Doch selbst in dieser streng kontrollierten Umgebung erzeugen Qubits noch Fehlerquoten, die in der klassischen Computerwelt als völlig inakzeptabel gelten würden.

Quanten-Zuverlässigkeit

Den Fortschritt auf dem Weg zu zuverlässigen Quantencomputern misst die Branche vor allem am Verhältnis zwischen logischen und physikalischen Qubits. Während physikalische Qubits die grundlegenden, aber fehleranfälligen Bausteine eines Quantencomputers darstellen, werden logische Qubits durch aufwendige Fehlerkorrekturverfahren so stabilisiert, dass sie zuverlässig arbeiten können.

Derzeit werden je nach Technologie zwischen 1.000 und 10.000 physikalische Qubits benötigt, um ein einziges belastbares logisches Qubit zu erzeugen. Das verdeutlicht die Dimension der Herausforderung: Für einen praktisch nutzbaren Quantencomputer werden voraussichtlich Tausende logischer Qubits benötigt. Daraus ergibt sich ein Bedarf von mehreren Millionen physikalischen Qubits.

Die Skalierung logischer Qubits zählt daher zu den größten technischen Herausforderungen der gesamten Branche. Entsprechend geht die vorherrschende Meinung in der Forschung davon aus, dass fehlertolerante Quantencomputer, die reale Probleme zuverlässig lösen können, noch viele Jahre entfernt sind.

Die Entwicklung leistungsfähiger Qubits wird dabei durch zwei konkurrierende Anforderungen erschwert. Einerseits müssen sie möglichst stark von ihrer Umgebung abgeschirmt werden, damit Eigenschaften wie Superposition und Verschränkung erhalten bleiben. Andererseits müssen sie sich praktisch herstellen, kontrollieren und letztlich auf die Millionen von Einheiten skalieren lassen, die für einen leistungsfähigen Quantencomputer erforderlich wären.

Bislang hat sich kein Ansatz als eindeutiger Sieger herauskristallisiert. Entsprechend verfolgen Forscher und Unternehmen eine Vielzahl unterschiedlicher Technologien und Qubit-Architekturen parallel.

Die folgende Grafik, die uns von Aliro zur Verfügung gestellt wurde, gibt einen Überblick über drei dieser Ansätze.

Möglicherweise wird letztlich ein hybrider Ansatz - oder sogar eine heute noch unbekannte Technologie - diese Herausforderungen lösen. Fest steht jedoch: Trotz der erheblichen technischen Hürden und des wahrscheinlich langen Zeithorizonts macht die Branche kontinuierliche Fortschritte.

In Quantencomputing investieren

Mit den technologischen Fortschritten rücken auch die ersten Investitionsmöglichkeiten stärker in den Fokus der Kapitalmärkte. Als Ausgangspunkt für die eigene Analyse lohnt ein Blick auf die wichtigsten börsennotierten Unternehmen im Quantencomputing-Sektor.

IBM, Alphabet und Microsoft verfügen über breit diversifizierte Geschäftsmodelle und erwirtschaften den Großteil ihrer Umsätze außerhalb des Quantenbereichs. Diese etablierten Cashflows ermöglichen es den Unternehmen, ihre Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Quantencomputing zu finanzieren. Gleichzeitig bedeutet die Größe ihrer übrigen Geschäftsbereiche jedoch, dass ein möglicher Durchbruch im Quantencomputing nur begrenzte Auswirkungen auf die gesamten Unternehmensergebnisse hätte.

Anders verhält es sich bei spezialisierten Anbietern wie IonQ, D-Wave oder Rigetti. Diese Unternehmen konzentrieren sich nahezu vollständig auf Quanteninformatik. Entsprechend könnte ein technologischer Durchbruch erhebliches Wertschöpfungspotenzial für die Aktionäre freisetzen. Gleichzeitig sind diese Gesellschaften aufgrund ihrer vergleichsweise begrenzten Umsätze deutlich stärker auf externe Finanzierung angewiesen - sei es über Fremdkapital oder über Kapitalerhöhungen, die bestehende Aktionäre verwässern können.

IBM (IBM)

Unter den etablierten Akteuren gilt IBM als einer der erfahrensten und am weitesten fortgeschrittenen Teilnehmer im Quantencomputing-Markt. Das Unternehmen entwickelt seine Quantum-Roadmap kontinuierlich weiter und verfolgt das Ziel, bis 2033 fehlertolerante Systeme mit Tausenden logischen Qubits bereitzustellen. Die nachfolgende, von IBM zur Verfügung gestellte Roadmap für 2026 verdeutlicht die langfristigen Ambitionen des Konzerns.

Dabei profitiert IBM von einem entscheidenden Vorteil: Das Unternehmen ist nicht auf den Erfolg des Quantencomputings angewiesen. Die Cashflows aus dem Mainframe- und Hybrid-Cloud-Geschäft finanzieren die laufenden Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten und ermöglichen einen langfristigen Investitionshorizont.

IBM forscht bereits seit den 1970er Jahren intensiv auf dem Gebiet der Quanteninformatik und brachte 2016 mit der IBM Quantum Platform den ersten über die Cloud zugänglichen Quantencomputer auf den Markt. Dieses jahrzehntelange Engagement hat dem Unternehmen einen erheblichen Wissens-, Infrastruktur- und Erfahrungsvorsprung verschafft, von dem IBM im Wettbewerb mit anderen Marktteilnehmern weiterhin profitieren dürfte.

Und hier die neusten Nachichten: IBM und das US-Handelsministerium haben die erste dedizierte Quanten-Foundry der USA angekündigt - gefördert mit geplanten 1 Mrd. USD für die Chip-Entwicklung. Die Mittel sind Teil eines Gesamtpakets von 2 Mrd. USD, das an neun Quantencomputing-Unternehmen fließt.

Google (GOOG)

Google erreichte im Dezember 2024 einen der bedeutendsten Meilensteine der Branche. Mit dem Willow-Chip demonstrierte das Unternehmen erstmals, was es als „Quantenfehlerunterdrückung unterhalb der Schwelle“ bezeichnet. Vereinfacht gesagt sanken die Fehlerraten mit zunehmender Anzahl von Qubits - ein entscheidender Fortschritt, da sich Fehler bislang typischerweise mit wachsender Systemgröße vervielfachten. Im Oktober 2025 meldete Google zudem einen „nachweisbaren Quantenvorteil“. Nach Angaben des Unternehmens führte der Willow-Chip einen bestimmten Algorithmus rund 13.000-mal schneller aus als klassische Supercomputer. Durch die enge Verzahnung seiner Quantenforschung mit DeepMind und den eigenen KI-Kapazitäten verfügt Google über eine einzigartige Plattform, auf der Quantencomputing und künstliche Intelligenz parallel weiterentwickelt werden.

Microsoft (MSFT)

Microsoft verfolgt einen anderen technologischen Ansatz und setzt auf sogenannte topologische Qubits. Diese gelten grundsätzlich als stabiler als viele alternative Qubit-Architekturen, stellen Forscher jedoch vor erhebliche Herausforderungen bei Entwicklung und experimenteller Validierung. Anfang 2025 präsentierte Microsoft seinen ersten Chip auf Basis topologischer Qubits. Gleichzeitig hat sich Azure Quantum zu einer wichtigen Plattform innerhalb des Ökosystems entwickelt. Über den Cloud-Dienst erhalten Nutzer Zugang zu unterschiedlichen Quantencomputing-Anbietern, darunter IonQ und Quantinuum.

IonQ (IONQ)

IonQ gilt als das prominenteste Pure-Play-Unternehmen im Quantencomputing-Sektor. Anders als IBM oder Alphabet, die auf supraleitende Qubits setzen, verwendet IonQ die Ionenfallen-Technologie, bei der einzelne Ytterbium-Ionen als Qubits fungieren. Dieser Ansatz arbeitet in der Regel langsamer, bietet dafür jedoch häufig eine höhere Genauigkeit. Im Jahr 2025 überschritt IonQ als erstes börsennotiertes Quantenunternehmen die Marke von 100 Mio. USD GAAP-Umsatz. Parallel dazu verfolgt das Unternehmen eine aktive Übernahmestrategie. Die Akquisition von Oxford Ionics für rund 1,1 Mrd. USD sowie weitere kleinere Zukäufe stärkten die Position des Unternehmens insbesondere in den Bereichen Quantensensorik und Quantennetzwerke.

D-Wave (QBTS)

D-Wave verfolgt einen vergleichsweise fokussierten, dafür aber wirtschaftlich pragmatischen Ansatz. Statt universelle Quantencomputer zu entwickeln, konzentriert sich das Unternehmen auf Quanten-Annealing - eine Technologie, die speziell auf Optimierungsprobleme ausgerichtet ist. Die Einsatzgebiete reichen von Logistik und Lieferkettenmanagement bis hin zu komplexen Planungsaufgaben. Zwar adressiert D-Wave damit einen engeren Markt als viele Wettbewerber, dafür verfügt das Unternehmen bereits heute über konkrete Anwendungsfälle im Unternehmenseinsatz. Die Advantage-Systeme werden nicht nur zu Forschungszwecken genutzt, sondern kommen bereits bei realen Kundenprojekten zum Einsatz.

Rigetti Computing (RGTI)

Rigetti zählt zu den kleineren spezialisierten Anbietern im Quantencomputing-Markt und konzentriert sich vollständig auf supraleitende Systeme. Mit seinem Ankaa-3-Prozessor konnte das Unternehmen zuletzt Fortschritte bei der Leistungsfähigkeit und Konnektivität seiner Architektur erzielen. Obwohl Rigetti in den vergangenen Jahren unter finanziellem Druck stand, verfügt das Unternehmen weiterhin über ein erfahrenes Entwicklerteam sowie einen wachsenden Kundenstamm im Cloud-Geschäft. Damit bleibt Rigetti ein relevanter Akteur innerhalb des Quantencomputing-Ökosystems.

Fazit

Die Quantencomputing-These ist substanziell. Die Frage ist nicht, ob Quantencomputer einmal weit verbreitet sein werden, sondern wann. Die zugrunde liegenden physikalischen Grundlagen sind fundiert, die technischen Fortschritte lassen sich nachweisen, und die Anwendungsmöglichkeiten sind beträchtlich.

Ein solches Investment erfordert Geduld und einen realistischen Blick auf den möglicherweise langen Entwicklungshorizont. Den meisten Schätzungen der Branche zufolge wird es noch mindestens ein Jahrzehnt dauern, bis fehlertolerante Quantencomputer auf kommerziell tragfähiger Basis klassische Computer deutlich übertreffen können. Die Unternehmen, die finanziell am besten aufgestellt sind, um eine so lange Wartezeit zu überstehen, sind solche mit diversifizierten Einnahmequellen (IBM, Alphabet und Microsoft) oder kurzfristige Nischenakteure wie D-Wave.

Angesichts des langen Entwicklungshorizonts, der damit verbundenen finanziellen Belastung und der Ungewissheit darüber, welche Qubit-Typen und Unternehmen sich durchsetzen werden, empfehlen wir einen Portfolioansatz. Ein breit gefächertes Vorgehen sorgt für mehr Stabilität und erhöht die Erfolgschancen. Vor allem aber ist Geduld gefragt: Quantencomputing-Unternehmen - insbesondere die kleineren - werden auf ihrem Weg mit erheblichen Schwankungen zu rechnen haben.