Interview mit FAU Alumna Dr. Heike Riel, Expertin für Quanten Computing
Als IBM (International Business Machines Cooperation) Fellow, Head of Science & Technology und Lead of IBM Research Quantum Europe bei IBM Research ist sie in der Schweiz tätig und treibt dort unter anderem die Entwicklung einer neuen Generation von Computerprozessoren voran: Dr. Heike Riel. Die FAU-Alumna ist mit vielen wissenschaftlichen Preisen ausgezeichnet worden, zum Beispiel wurde sie 2003 unter die Top 100 Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler vom Technology Review des MIT gelistet und ist seit 2016 Mitglied der Leopoldina – Nationale Akademie der Wissenschaften. Zudem gehört sie laut dem Magazin Handelsblatt zu den 50 einflussreichsten Frauen der deutschen Tech-Branche.
Mit ihrer Hilfe und auf Bitte von Bundeskanzlerin Angela Merkel wurde jetzt der erste Quantencomputer außerhalb der USA nach Deutschland zum Fraunhofer-Standort Ehningen in Baden-Württemberg geliefert.
Im Interview gewährt Dr. Heike Riel Einblicke in ihre Arbeit bei IBM und erzählt, was sie nach wie vor mit der FAU verbindet.
Frau Dr. Riel, Sie haben in den 90er Jahren Physik an der FAU studiert. Warum haben Sie sich damals für die FAU entschieden?
Die FAU hatte einen sehr guten Ruf für Physik und die Ingenieurswissenschaften. Insbesondere gab es ein neueres Institut der Technischen Physik mit vielen spannenden Projekten im Bereich der III-V Halbleiter und natürlich spielte auch der Weltruf im Bereich der Optik, der mich nach Erlangen zog, eine Rolle. Da ich damals in Nürnberg die Berufsoberschule (BOS) besuchte und über den zweiten Bildungsweg mein Abitur nachholte, war es auch sehr naheliegend, nach Erlangen zu gehen. Und – sehr wichtig – ich konnte weiterhin meinem geliebten Sport, dem Handball, nachgehen.
Was ist Ihnen aus Ihrer Zeit an der FAU besonders in Erinnerung geblieben?
In den ersten Semestern ist der sportliche Wechsel zwischen Mathematik-Vorlesungen im Zentrum und den sofort anschließenden Physik-Vorlesungen auf dem Südgelände in spannender Erinnerung geblieben. Am Nachmittag das Gleiche mit den Übungen. Damit man pünktlich anwesend war, musste man mit dem Rad fahren. War sehr gut, denn man hatte dadurch immer frische Luft zwischen den Veranstaltungen.
Trotzdem ist es schön, dass heute mit der Weiterentwicklung des Südgeländes beides dort zu finden ist. Hatten oder haben Sie denn einen Lieblingsplatz an der FAU oder in Erlangen?
Es hat sich viel verändert die letzten Jahre. Ich stell das immer fest, wenn ich mal wieder nach Erlangen komme – was leider nicht zu oft der Fall ist. Den Hörsaal der Physik im alten Physikgebäude in der Stadt fand ich immer sehr schön, auch wenn ich nur für Prüfungen dort war.
Wo ich immer sehr gerne hingehe, auch heute noch, ist der Botanische Garten und der Schlossplatz.
Sie haben vor Ihrem Studium zunächst eine Lehre als Möbeltischlerin absolviert. Gibt es Parallelen zwischen der Tätigkeit als Möbeltischlerin und als Physikerin?
Ja, definitiv. Möbelschreiner ist ein sehr kreativer Beruf. Um eine exzellente Schreinerin zu sein, muss man Ideen haben, präzise arbeiten können, mit Werkzeugen umgehen können und Leidenschaft haben. Das gleiche gilt für die experimentelle Physikerin. Auch hier muss man sehr kreativ und visionär sein, experimentell geschickt sein und präzise arbeiten können. Auch der Zugang zu einer exzellenten Infrastruktur, insbesondere im Bereich der Nanotechnologie, ist essenziell. Um zu den Besten zu gehören, gehört immer Passion und Ausdauer dazu – das gilt für alle Berufe.
Für viele ist das Berufsfeld Physik ein sehr abstraktes. Beschreiben Sie uns kurz ihre aktuelle Tätigkeit bei IBM?
Ich leite den Forschungsbereich Science & Technology und bin verantwortlich für die Forschung im Bereich Quanten Computing in Europa und Afrika. Wir befassen uns mit der Zukunft des Computers und erforschen Hardware, Software und Applikationen von Quantencomputern, neue Bauelemente und Prozessoren für künstliche Intelligenz (KI). Wir beschäftigen uns sowohl mit Grundlagenforschung als auch mit angewandter Forschung.
Was wären denn Beispiele hierfür?
Zum Beispiel entwickeln wir neue Materialien und Bauelemente, die das Berechnen von Aufgaben in der KI-Anwendung beschleunigen sollen. Das beinhaltet das experimentelle Arbeiten in Laboren und Reinräumen, als auch das Charakterisieren und Messen von Materialeigenschaften (elektrische, magnetische und optische Eigenschaften) und natürlich auch die Analyse und Theorie. Darüber hinaus erforschen und entwickeln wir Hardware, Software und auch neue Algorithmen für Quantencomputing.
Welchen Nutzen haben Ihre Forschungsergebnisse für unseren Alltag?
Forschung schaut immer in die Zukunft und hat einen gewissen Vorlauf. Mit der Forschung im Bereich Hardware für Künstliche Intelligenz entwickeln wir neue Materialien und Bauelemente für Mikrochips, die darauf spezialisiert sind, grundlegende Rechenprozesse zu beschleunigen und den Energieverbrauch zu reduzieren. Das ist zum Beispiel für selbstfahrende Fahrzeuge enorm wichtig. Im Bereich Quantencomputer arbeiten wir auf mehreren Ebenen. Zum einen arbeiten wir daran, die Hardware besser zu machen, aber wir entwickeln auch Software, damit man Quantencomputer leichter bedienen kann und gleichzeitig erforschen wir auch, welche mathematischen Probleme und Anwendungen Quantencomputer besonders gut lösen können.
Möbelschreiner ist ein sehr kreativer Beruf. Um eine exzellente Schreinerin zu sein, muss man Ideen haben, präzise arbeiten können, mit Werkzeugen umgehen können und Leidenschaft haben. Das gleiche gilt für die experimentelle Physikerin.
Und im Hardware-Bereich der Quantentechnologie?
Im Hardware-Bereich entwickeln wir beispielsweise Elektronik, die bei sehr tiefen Temperaturen arbeiten kann. Auch erforschen wir Techniken, wie Quantenprozessoren miteinander Quanteninformation austauschen können, z.B. über die Wandlung von einem Mikrowellensignal in ein optisches Signal und zurück. Und wir arbeiten an verschiedenen Hardware-Technologien für Quanten-Bits, neben Supraleitenden Quantenprozessoren erforschen wir auch Silizium-Spin-Qubits oder auch topologischen Materialien und Bauelementen.
Werden bereits heute schon Forschungsergebnisse im Alltag genutzt?
In meinem ersten Projekt bei IBM habe ich organische Leuchtdioden (OLEDs) für Displayanwendungen erforscht. Nach Erforschung der grundlegenden Mechanismen konnten wir die OLEDs bezüglich Helligkeit, Farbe und Lebensdauer so verbessern, dass man sie heute nicht nur in der digitalen Uhr und im Mobiltelefon verwendet, sondern auch als TV-Display. Ein anderes Beispiel sind halbleitende Nanodrähte und Nanostrukturen, die ich über mehrere Jahre erforscht und entwickelt habe, und die demnächst in den Mikroprozessoren mit 2-Nanometer-Technologie auf den Markt kommen werden. Das ist schon ein großartiges Gefühl, wenn die Forschung dann auch in etwas Nützlichem endet und nicht nur in einer wissenschaftlichen Publikation.
Was sagen Sie dazu, dass zum Beispiel der revolutionäre Sycamore-Quantenprozessor von Google mit FAU-Beteiligung entwickelt wurde?
Das ist super. Ich freu mich immer, wenn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus meiner Alma Mater Erfolg haben.
Was denken Sie über popkulturelle Sendungen, die sich mit physikalischen Themen beschäftigen, wie zum Beispiel „The Big Bang Theory“?
Es ist einerseits wichtig, dass es TV-Sendungen, Serien, Filme und andere popkulturelle Produkte gibt, die junge Menschen für Wissenschaft und Technik begeistern. Aber man kann sich dann im Einzelnen über deren Qualität streiten. Manchmal wird in solchen Sendungen leider ein verzerrtes Bild von der Wissenschaft oder von Wissenschaftlern präsentiert und damit auch falsche Rollenmodelle vermittelt.
Haben Sie noch Kontakt zu ehemaligen Kommilitoninnen und Kommilitonen und Professorinnen und Professoren?
Ja, zu einigen Kommilitoninnen und Kommilitonen und auch einigen Professoren habe ich noch Kontakt. Vor allem mit ehemaligen Kolleginnen und Kollegen, die in ähnlichen Forschungsfeldern unterwegs sind, trifft man sich manchmal auf Konferenzen und Tagungen.
Welchen Rat können Sie als eine der einflussreichsten Persönlichkeiten der Science- und Tech-Branche unseren aktuellen FAU-Studierenden mit auf den Weg geben?
Wichtig ist auf jeden Fall, dass man Spaß hat an dem was man tut, denn dann kann man richtig gut darin werden. Auch offen sein für neue Herausforderungen ist wichtig, denn am meisten lernt man, wenn man sich wagt aus der Komfortzone herauszugehen. Gute Mentorinnen und Mentoren können wertvolle Ratschläge geben was die nächsten Schritte sein können. Tun muss man es dann selbst.
Vielen Dank für das Interview, Frau Dr. Riel!
(Interview: Sebastian Schroth, Dezember 2021)
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