Quantum Xperience – Visualisierung von Aspekten des Quantencomputings in Virtual Reality

Projektlaufzeit: 01.10.2025 – 31.12.2026

AnwendungenVisualisierung

Quantum Xperience zeigt interaktiv die Welt des Quantencomputings.

Wir entwickeln dreidimensionale und interaktive Visualisierungen abstrakter Phänomene des Quantencomputings mithilfe VR-Technik. Diese eignen sich zum Wissenstransfer, als Exponat in der Live-Kommunikation oder zur Nachwuchsgewinnung.

Im Projekt Quantum Xperience entwickeln wir eine bestehende VR-Anwendung zur Visualisierung des Quantencomputings für Outreach-Zwecke wie Messen, Veranstaltungen, Schulungen und zur Ausstellung in den DLR QCI-Labs. Hierbei sollen insbesondere das Quantenphänomen der Verschränkung sowie die Funktionsweise von Quantencomputing-Hardware visualisiert werden. Dabei werden wir in Zusammenarbeit mit einem Quantencomputer-Hersteller die Visualisierung der Funktionsweise einer konkreten, physikalischen Quantencomputing-Implementierung, wie beispielsweise mit Neutralatomen, umsetzen. Hiermit schaffen wir einen Bezug zur tatsächlichen physikalischen Implementierung.

Motivation

Die Quantenphysik ist eine der faszinierendsten und zugleich komplexesten Disziplinen der modernen Physik und bildet zudem die Grundlage vieler moderner Technologien, die sich auf die Domänen Quantensensorik & Quantenmetrologie, Quantenkommunikation, Quantensimulation und Quantencomputing aufteilen. Zugleich ist sie jedoch für Fachfremde häufig schwer zu greifen, da viele Phänomene, wie beispielsweise Quantenverschränkung und Quantenteleportation im Alltag nicht bekannt sind. Daher kann das Potenzial der Quantenphysik von diesem Gruppen häufig nur schwer eingeschätzt werden. Aus diesem Grund spielt der Wissenstransfer eine entscheidende Rolle – insbesondere, wenn es darum geht, komplexe Quantenphänomene einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Wir wollen mit unser immersiven VR-Erfahrung die Art und Weise, wie Wissen über Quantenphysik und deren Anwendungen vermittelt wird, maßgeblich verändern und zu einem tieferen, intuitiveren Verständnis auch bei Fachfremden führen.

Herausforderung

Mit bahnbrechenden Entwicklungen in der Quantencomputing-Technologie und der zunehmenden Bedeutung quantenmechanischer Konzepte in der Forschung wird das Verständnis dieser Materie immer wichtiger. Eine vielversprechende Technologie, die den Lernprozess revolutionieren könnte, ist Virtual Reality (VR).  Quantencomputing-Anwendungen in VR sind jedoch zurzeit kaum verfügbar, obwohl diese Plattform die Möglichkeit bietet, ein tiefgründiges und räumliches Denken zu vermitteln. Das liegt insbesondere an der hohen Komplexität dieser Disziplin. In Quantum Xperience stellen wir uns der Herausforderung, Konzepte wie Superposition und Verschränkung sowie die Funktionsweise von Quanten-Hardware auf neue Weise in VR zu visualisieren, ohne bei Nutzer:innen ein Gefühl der Überwältigung auszulösen. Dabei wollen wir zum Beispiel Hand-Tracking für eine höhere Immersion nutzen.