Das Geheimnis der Diamanten: Deutsches Start-up löst das größte Problem der Quanten-Technologie – Bild: Xpert.Digital
David gegen Goliath: Leipziger Start-up baut Quantencomputer, der in einen Reisekoffer passt
512 Qubits aus der Steckdose: Darum schaut die globale Tech-Welt gerade auf Sachsen
Milliarden-Wette auf einen Edelstein: Warum die Zukunft der Quantencomputer in Leipzig liegt
Das Leipziger Start-up SaxonQ fordert mit einem revolutionären Ansatz die Tech-Giganten Google und IBM heraus: Statt auf riesige, ultrakalte Anlagen zu setzen, bauen die sächsischen Forscher Quantencomputer auf Basis künstlicher Diamanten. Diese benötigen keine aufwendigen Kühlsysteme, funktionieren bei normaler Raumtemperatur und sind so kompakt, dass sie in einen herkömmlichen Reisekoffer passen. Mit der jüngsten Ankündigung hochskalierter Systeme von bis zu 512 Qubits für das Jahr 2026 beweist das Start-up, dass Quantencomputing kein Monopol milliardenschwerer Großkonzerne bleiben muss. Gestützt auf jahrzehntelange Grundlagenforschung und flankiert von staatlichen Fördermillionen, könnte diese „Diamant-Technologie“ den Weg ebnen, um enorme Rechenleistung künftig auch dem Mittelstand und autonomen Systemen zugänglich zu machen – ein technologischer Paradigmenwechsel, der die Grundregeln der gesamten Branche infrage stellt.
Diamant statt Kryostat: Wie ein Leipziger Start-up die Physik der Quantencomputer neu würfelt
Deutschlands Milliarden-Wette auf einen Edelstein, der die Kühlschrank-Falle der Konkurrenz umgeht
Die Meldung klingt zunächst wie eine Randnotiz aus der ostdeutschen Gründerszene: Ein Unternehmen mit gerade einmal 15 Beschäftigten aus Leipzig behauptet, eine Technologie entwickelt zu haben, die potenziell mit den milliardenschweren Forschungsabteilungen von IBM und Google konkurrieren kann. Bei näherer Betrachtung zeigt sich jedoch, dass hinter dieser Geschichte ein handfester technologischer und ökonomischer Kern steckt, der die Grundregeln der Quantencomputer-Branche infrage stellt.
Ein künstlicher Fehler im Kristallgitter als Rechenkern
Das Unternehmen SaxonQ, eine Ausgründung der Universität Leipzig, hat einen Ansatz verfolgt, der sich fundamental von den dominierenden Architekturen unterscheidet. Während die etablierten Technologiekonzerne auf supraleitende Schaltkreise setzen, die auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden müssen, nutzt SaxonQ sogenannte Stickstoff-Fehlstellen-Zentren, im Fachjargon NV-Zentren genannt, in künstlich hergestellten Diamantkristallen. Das Funktionsprinzip ist dabei erstaunlich elegant. In das Kohlenstoffgitter eines Diamanten wird gezielt ein Stickstoffatom implantiert, direkt daneben entsteht eine Leerstelle, an der ein Kohlenstoffatom fehlt. Dieses Defektpaar verhält sich physikalisch wie ein künstliches Atom und lässt sich als Qubit nutzen, also als kleinste Informationseinheit eines Quantencomputers. Besonders interessant ist, dass pro NV-Zentrum mehrere Qubits gleichzeitig realisiert werden können, weil sowohl der Elektronenspin des Zentrums selbst als auch die Kernspins benachbarter Kohlenstoff-Isotope als separat ansteuerbare Recheneinheiten dienen. Diese Mehrfachnutzung eines einzelnen physikalischen Defekts verschafft der Technologie eine gewisse Dichteeffizienz, die bei anderen Ansätzen nicht ohne Weiteres erreichbar ist.
Warum ein Edelstein kälteresistent ist und Milliarden an Infrastruktur einspart
Der entscheidende wirtschaftliche Hebel dieser Technologie liegt in der thermischen Stabilität von Diamant. Das Kristallgitter ist extrem steif, wodurch thermische Schwingungen der Atome, die in anderen Materialien die empfindlichen Quantenzustände zerstören würden, bei Raumtemperatur praktisch nicht auftreten. Diamant lässt sich daher treffend als hochtemperaturtaugliches Quantenmaterial bezeichnen, dessen Schwingungseigenschaften bei Zimmertemperatur denen von Silizium bei minus 253 Grad Celsius entsprechen. Für die Betreiber bedeutet das einen fundamentalen Kostenvorteil. Supraleitende Quantenchips benötigen aufwendige Verdünnungskryostate, die auf wenige Millikelvin heruntergekühlt werden müssen, verbunden mit massiven Vakuumkammern, spezialisierten Kühlsystemen und entsprechend hohem Energieverbrauch sowie erheblichem Platzbedarf. Die Diamant-Chips von SaxonQ hingegen benötigen keine aufwendige Kühlung, kaum platzfressende Peripherie und kommen buchstäblich mit einem Anschluss an eine normale Steckdose aus. Das Unternehmen hat diesen Vorteil bereits in die Praxis überführt, indem es seinen Quantencomputer auf die Größe eines Reisekoffers geschrumpft und an Kunden wie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt und das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik verkauft hat. Diese Miniaturisierung und Mobilität ist branchenweit ein Novum, denn während Wettbewerber raumfüllende Anlagen benötigen, passt das SaxonQ-System in eine handliche, flexible Box, die sich sogar in einem Fahrzeug verbauen ließe, wie ein erfolgreich durchlaufener Test der DLR-Quantencomputing-Initiative im Jahr 2024 zeigte.
Der Flaschenhals bei der Verschränkung als größtes Wachstumshindernis
Trotz dieser vielversprechenden Eigenschaften steht der Technologie eine ernstzunehmende physikalische Hürde im Weg, die auch von unabhängigen Fachleuten immer wieder betont wird. NV-Zentren in Diamant sind auf atomarer Ebene relativ selten und die einzelnen Qubits sind räumlich vergleichsweise weit voneinander entfernt. Für nützliches Quantencomputing müssen jedoch viele Qubits miteinander verschränkt und gekoppelt werden können, um komplexe Rechenoperationen durchzuführen. Dieses Kopplungsproblem lässt sich entweder über optische Verbindungen lösen, wie es Forschende in den Niederlanden für Quanten-Repeater erproben, oder durch gezielte Erzeugung dicht gepackter Cluster von NV-Zentren, die räumlich eng genug beieinanderliegen, um miteinander wechselzuwirken. SaxonQ hat mit seinem patentierten, implantationsbasierten Herstellungsverfahren zwar Fortschritte bei der kontrollierten und reproduzierbaren Platzierung von NV-Zentren erzielt, doch die Skalierung auf größere, praxisrelevante Qubit-Zahlen bleibt eine zentrale technische Wette. Bereits 2024 arbeitete das Unternehmen an der Skalierung von vier auf acht Qubits, was nach eigener Einschätzung eine exponentielle Leistungssteigerung bedeuten würde. Erst im Juli 2026 kündigte SaxonQ die kommerzielle Verfügbarkeit deutlich größerer Systeme an, konkret einen Prozessor mit 128 Qubits sowie ein System mit 512 Qubits, wobei Letzteres als eines der ersten diamantbasierten NV-Center-Systeme überhaupt die Marke von zehn Qubits deutlich überschreitet. Diese Systeme sollen in Standard-Serverschränke passen und ohne die üblichen Rekalibrierungszyklen und Umgebungskontrollen kontinuierlich laufen können. Ob diese Skalierung ohne signifikante Fehlerraten gelingt, bleibt der entscheidende Prüfstein, an dem sich die Praxistauglichkeit gegenüber supraleitenden und ionenfallenbasierten Konkurrenztechnologien messen lassen muss.
Ostdeutscher Standortvorteil trifft auf globale Konzernmacht
Die geografische Herkunft dieser Innovation ist keineswegs zufällig. Leipzig gilt vielen als eine der Geburtsstätten der Quantenmechanik und verfügt über eine gewachsene wissenschaftliche Infrastruktur an der dortigen Universität, aus der SaxonQ im Jahr 2021 von den Physikprofessoren Marius Grundmann und Jan Meijer ausgegründet wurde. Grundmann bringt über drei Jahrzehnte Erfahrung in der Nanotechnologie und Halbleiterphysik mit, während Meijer als Entwickler neuer Ionenstrahl-Implantationsmethoden gilt. Zur Absicherung des geistigen Eigentums hat das Unternehmen mittlerweile mehr als 220 Patente und Patentanmeldungen angehäuft, was angesichts der Unternehmensgröße eine erstaunlich hohe Innovationsdichte belegt. Wirtschaftlich flankiert wird das Wachstum durch eine siebenstellige Investition des Technologiegründerfonds Sachsen sowie durch die Berufung eines industrieerfahrenen Managers, Frank Schlichting, der zuvor Führungsverantwortung in der IT-, Halbleiter-, Automobil- und Energiebranche trug, an die operative Spitze des Unternehmens. Diese Professionalisierung der Geschäftsführung signalisiert den Übergang von einer reinen Forschungsausgründung zu einem Unternehmen mit ernsthaften kommerziellen Ambitionen. Dennoch bleibt die Kluft zu den Ressourcen von IBM und Google gewaltig. Diese Konzerne investieren jährlich Milliardenbeträge in ihre Quantenprogramme, verfügen über etablierte Cloud-Infrastrukturen zur Vermarktung von Quantenrechenleistung und können auf jahrzehntelange Erfahrung in der Skalierung supraleitender Systeme zurückgreifen. Die eigentliche Stärke von SaxonQ liegt daher weniger in einem direkten Wettlauf um die höchste Qubit-Zahl, sondern in der Erschließung von Nischenanwendungen, in denen Mobilität, Robustheit gegen Erschütterungen und der Wegfall von Kühlungsinfrastruktur den entscheidenden Unterschied machen, etwa im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt oder in dezentralen industriellen Umgebungen.
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Wie staatliche Milliardeninvestitionen die deutsche Quantentechnologie formen – Quantencomputing Marktprognosen zwischen einer Milliarde und Billionen Euro
Ein Milliardenmarkt mit stark divergierenden Wachstumserwartungen
Die ökonomische Relevanz dieser Entwicklung lässt sich nur im Kontext der gesamten Quantencomputing-Branche einordnen, deren Marktprognosen allerdings eine bemerkenswerte Streubreite aufweisen. Während konservative Schätzungen von einem globalen Marktvolumen von etwa 1,2 bis 1,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 ausgehen und bis 2035 ein Wachstum auf rund 10 bis 15 Milliarden US-Dollar prognostizieren, was einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 23 bis 27 Prozent entspräche, zeichnen optimistischere Analysten ein deutlich dramatischeres Bild. Die Investmentbank UBS etwa geht davon aus, dass die Marktkapitalisierung der Branche bereits bis 2030 auf 300 bis 400 Milliarden US-Dollar ansteigen könnte, während der adressierbare Markt von aktuell 1,8 Milliarden US-Dollar auf 20 Milliarden US-Dollar wachsen soll. Die Unternehmensberatung McKinsey wiederum hat ihre Schätzung des wirtschaftlichen Gesamtwerts der Quantentechnologien im Jahr 2026 deutlich nach oben korrigiert, auf einen Bereich zwischen 1,3 und 2,7 Billionen US-Dollar bis zum Jahr 2035, nachdem die Branche im Jahr 2025 erstmals die Schwelle von einer Milliarde US-Dollar Gesamtumsatz überschritten hatte. Diese enorme Bandbreite der Prognosen verdeutlicht, wie früh sich die Branche noch in ihrer Entwicklung befindet und wie schwer sich selbst etablierte Analysehäuser mit einer verlässlichen Einschätzung tun. Für ein kleines Unternehmen wie SaxonQ bedeutet dies sowohl Chance als auch Risiko: Ein wachsender Gesamtmarkt schafft Raum für Nischenanbieter mit differenzierten technologischen Ansätzen, gleichzeitig besteht die Gefahr, dass sich am Ende doch die kapitalintensiveren, bereits stärker skalierten Technologien durchsetzen, bevor alternative Ansätze wie die NV-Zentren-Technologie ihre Reife erreichen.
Staatliche Milliarden als Rückenwind für die deutsche Quantenszene
Die Bundesregierung hat die strategische Bedeutung der Quantentechnologien früh erkannt und mit erheblichen Fördersummen unterlegt. Bereits 2018 wurde das Rahmenprogramm Quantentechnologien aufgelegt, gefolgt von einer Bereitstellung von zwei Milliarden Euro aus dem Konjunktur- und Zukunftspaket im Jahr 2020. Das im Jahr 2023 verabschiedete Handlungskonzept Quantentechnologien sieht für den Zeitraum bis 2026 Investitionen der beteiligten Ressorts in Höhe von rund 2,18 Milliarden Euro vor, ergänzt durch weitere 850 Millionen Euro von wissenschaftlichen Institutionen, was in der Summe auf gut drei Milliarden Euro hinausläuft. Innerhalb dieses Rahmens spielt die DLR-Quantencomputing-Initiative mit einem Volumen von 740 Millionen US-Dollar eine zentrale Rolle, da sie gezielt Aufträge an aufstrebende Unternehmen wie SaxonQ vergibt, um heimische Anbieter zur Marktreife zu führen. Für die Zukunft plant die Bundesregierung im Rahmen der Initiative „1.000 Qubits, 100 Anwendungen“ ab 2026 den Aufbau mehrerer Pilotlinien in einem europäischen Fertigungsnetzwerk sowie die Errichtung von mindestens zwei Quantenhöchstleistungsrechnern bis zum Jahr 2030. Diese gezielte staatliche Förderpolitik unterscheidet sich deutlich vom stärker privatwirtschaftlich getriebenen amerikanischen Modell und schafft für kleinere deutsche Unternehmen wie SaxonQ ein geschütztes Marktumfeld, in dem sie mit öffentlichen Forschungsaufträgen erste Umsätze generieren können, bevor der internationale Wettbewerbsdruck voll durchschlägt. Kritiker merken jedoch an, dass die Fördersumme im internationalen Vergleich, etwa gegenüber den 7,2 Milliarden US-Dollar der Europäischen Union insgesamt, immer noch bescheiden ausfällt und die USA allein mit privatem Wagniskapital ein Vielfaches an Mitteln in einzelne Unternehmen wie IBM oder Google investieren.
Was der Diamant-Ansatz für die künftige Technologielandschaft bedeutet
Die eigentliche ökonomische Pointe der SaxonQ-Geschichte liegt nicht in der Behauptung, man werde IBM oder Google kurzfristig überholen, sondern in der Demonstration, dass Quantencomputing kein Monopol kapitalstarker Großkonzerne bleiben muss. Indem die Diamant-Technologie die teuerste und komplexeste Komponente konventioneller Quantensysteme, die Kryotechnik, schlicht überflüssig macht, sinkt die Eintrittsschwelle für Forschungseinrichtungen, mittelständische Industriebetriebe und selbst Bildungseinrichtungen erheblich. Genau dies ist der Kern der Vision, die CEO Marius Grundmann verfolgt, wenn er von einer Demokratisierung der Quantentechnologie spricht, die es künftig auch kleineren Akteuren erlauben könnte, sich Zugang zu Quantenrechenleistung zu verschaffen, ohne Millionenbeträge in Infrastruktur zu investieren. Langfristig visiert das Unternehmen sogar den Einsatz seiner Chips in autonomen Systemen wie Robotern und selbstfahrenden Autos an, wo die Energieeffizienz der Technologie gegenüber klassischer Rechenleistung entscheidende Vorteile bei der Lösung komplexer Optimierungsprobleme bieten könnte. Ob sich dieser diamantbasierte Weg tatsächlich als dauerhaft überlegen erweist oder eher eine wichtige Nischentechnologie neben den dominierenden supraleitenden und ionenfallenbasierten Ansätzen bleibt, wird sich in den kommenden Jahren an der erfolgreichen Skalierung der Qubit-Zahlen bei gleichzeitig kontrollierten Fehlerraten entscheiden. Fest steht bereits jetzt, dass ein kleines Leipziger Unternehmen mit einem physikalischen Kniff, der auf jahrelanger Grundlagenforschung an einer ostdeutschen Universität beruht, der internationalen Debatte über die Zukunft des Quantencomputings eine überraschende und ökonomisch durchaus plausible neue Facette hinzugefügt hat.
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Konrad Wolfenstein
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