Conditional Futures of Responsible Quantum Technologies

Quantentechnologien (QT) sind ein aufstrebendes Forschungsfeld, das sich mit der Nutzung quantenmechanischer Phänomene, insbesondere der Verschränkung, für neuartige Anwendungen in den Bereichen Computing, Kommunikation und Sensorik beschäftigt. Obwohl die Quantenmechanik bereits Schlüsseltechnologien wie Laser und Transistoren ermöglichte, basierten diese früheren Innovationen nicht auf der gezielten Manipulation einzelner Quantensysteme oder verschränkter Zustände. In den 1990er Jahren begannen Physiker, Informatiker und Informationstheoretiker sogenannte Quantentechnologien der zweiten Generation vorzuschlagen, die aufgrund ihrer möglichen Auswirkungen auf kryptografische Sicherheit und Verteidigung großes Interesse weckten.
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Im Jahr 2016 unterzeichneten Tausende europäischer Quantenforscher das sogenannte Quantenmanifest, um eine milliardenschwere europäische Großinitiative zu fordern. Im gleichen Jahr stellte IBM seinen ersten Fünf-Qubit-Quantenprozessor der breiten Öffentlichkeit in der Cloud zur Verfügung, und China startete den weltweit ersten Quantenkommunikationssatelliten. Seither hat sich die Dynamik weiter verstärkt, sodass die Vereinten Nationen das Jahr 2025 offiziell zum Internationalen Jahr der Quantenwissenschaft und -technologie erklärten.
Diese rasanten Entwicklungen machen eine sorgfältige Technikfolgenabschätzung (TA) erforderlich, deren Ziel es ist, sowohl beabsichtigte als auch unbeabsichtigte Folgen des technologischen Fortschritts zu antizipieren. Neue und aufkommende Technologien wie QT stellen die TA dabei vor besondere Herausforderungen, da sie durch große Unsicherheiten, spekulative Erwartungen und potenziell tiefgreifende gesellschaftliche Auswirkungen geprägt sind. Die frühzeitige Beschäftigung mit diesen Herausforderungen ist entscheidend, um kritische Pfadabhängigkeiten zu erkennen und künftige Problemhorizonte effektiv zu adressieren.
Die vorliegende Arbeit widmet sich zwei zentralen Forschungsfragen: (i) Wie können verantwortungsvolle Quantentechnologien von der QT-Community imaginiert, entworfen und umgesetzt werden? (ii) Welche Themen und kritischen Pfadabhängigkeiten sind für die verantwortungsvolle Entwicklung dieser Technologien relevant?
Kapitel 1 bietet eine umfassende Bestandsaufnahme der QT und behandelt kommerzielle, akademische, technische, bildungspolitische und geopolitische Aspekte. Kapitel 2 analysiert, wie Verantwortung innerhalb der QT-Community verstanden, diskutiert und praktiziert wird. Kapitel 3 fasst die Erkenntnisse aus den vorangegangenen Kapiteln zusammen und identifiziert zentrale Bedingungen und Pfadabhängigkeiten für verantwortungsvolle QT-Zukünfte.
Mit dieser explorativen Studie trägt die Arbeit explizit zur TA bei, indem sie QT exemplarisch nutzt, um den Umgang mit neuen Technologien besser zu verstehen. Sie identifiziert wesentliche Faktoren, die die Entwicklungspfade von QT prägen, und ermöglicht so die frühzeitige Antizipation technologischer, ethischer und gesellschaftlicher Herausforderungen. Ziel der Arbeit ist es, die TA mit neuen Erkenntnissen für den besseren Umgang mit Unsicherheiten und Komplexitäten in aufkommenden Technologiefeldern zu unterstützen.

Quantum technologies (QT) are an emerging field focused on utilizing quantum mechanical phenomena, particularly entanglement, for innovative applications in computing, communication, and sensing. Although quantum mechanics enabled key technologies such as lasers and transistors, these earlier innovations did not rely on manipulating single quantum systems or entangled states. Beginning notably in the 1990s, physicists, computer scientists, and information theorists proposed second-generation quantum technologies, generating substantial interest due to their implications for cryptographic security and defense.
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In 2016, thousands of European quantum researchers signed The Quantum Manifesto to call for a 1 billion € grand initiative, IBM put its first five-qubit quantum processor on the cloud for everyone to access, and China launched the world’s first quantum communication satellite. Things have only further escalated since then, leading to a point where 2025 is officially announced as the International Year of Quantum Science and Technology by the UN. These rapid and ongoing developments in QT necessitate careful technology assessment (TA), which seeks to anticipate both intended and unintended consequences of technological advancements. Emerging technologies like QT pose particular challenges for TA because of their high uncertainty, speculative nature, and potentially profound societal impacts. Addressing these challenges early is crucial to identifying critical path dependencies and managing the scope of future problems effectively.
This thesis addresses two central research questions: (i) How can responsible quantum technologies be imagined, envisioned, and realized by the quantum technologies community, and (ii) What are the relevant topics and potential critical path dependencies for responsibly developing these technologies?
Chapter 1 provides an extensive overview of QT, covering commercial, academic, technical, educational, and geopolitical aspects. Chapter 2 investigates how responsibility is conceptualized, discussed, and practiced within the QT community. Chapter 3 synthesizes the findings from earlier chapters, identifying critical conditions and key path dependencies for achieving responsible QT futures. Through this exploratory study, the thesis explicitly contributes to TA by examining QT as a case for understanding and engaging with emerging technologies. It identifies significant conditions shaping QT’s development paths, enabling anticipation of technological, ethical, and societal issues. Ultimately aimed at providing further insights for better managing the complexities and uncertainties of emerging technological domains.