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Chance für innovative Geschäftsmodelle

Quantencomputing – Hype oder "Quantensprung"?

PREVIEW online - Quantencomputer können komplexe Probleme lösen, die herkömmliche Computer an Grenzen stoßen lässt. Die Technologie birgt viele Potenziale - nicht nur für die Industrie - und bedeutet nicht nur einen Vorstoß in der Wissenschaft, sondern auch eine große Chance für innovative Geschäftsmodelle und vielversprechende Anwendungsszenarien.

Das Interesse am QuantenComputing ist gewaltig. Die fast 300 Teilnehmenden an der Auftaktveranstaltung des Projekts »SEQUOIA« vom Fraunhofer IAO haben das eindrücklich gezeigt. Doch was hat es mit dem QuantenComputing auf sich? Ist es nur der neueste Hype oder – man möge das Wortspiel verzeihen – ein Quantensprung?

Was ist QuantenComputing?

Dem QuantenComputing liegt die Tatsache zugrunde, dass die Natur sich eben nicht klassisch verhält, sondern quantenmechanisch. Und das ist, selbst als Ingenieur, mit der eigenen Intuition schwer zu greifen. Schrödingers Katze ist ein beliebtes Gedankenexperiment, welches dies begreiflich machen soll.

In einer Box befindet sich eine Katze, von der wir nicht wissen, ob sie am Leben ist. Erst, wenn wir die Box öffnen, erfahren wir es. Quantenmechanisch gedacht ist die Katze aber weder tot noch lebendig, solange die Box ungeöffnet bleibt. – Sie befindet sich in einem Superzustand, ist also sowohl lebendig als auch tot. – Kurz gesagt: Die Welt ist erst die Welt, wenn wir hinschauen.

QC – Ein völlig neues Gebiet der IT

Das klingt verrückt, aber genau das passiert auf dem QuantenComputer. Ein Qubit ist im Vergleich zu einem normalen Bit nicht nur 0 oder 1, sondern kann auch einen beliebigen Superzustand dazwischen annehmen. Ob es 0 oder 1 ist, entscheidet sich beim Lesen. Genau das bei den ersten Experimenten auf dem QuantenComputer erleben zu können, war schon faszinierend und auch ein bisschen philosophisch. Jetzt benutzt man den QuantenComputer aber nicht nur, um den „Puls imaginärer Katzen zu messen“, sondern, weil wir uns ganz reale Vorteile beim Lösen schwieriger Probleme erhoffen, bei denen konventionelle Computer an ihre Grenzen stoßen. Warum und überhaupt – was bringt QuantenComputing?

Die Quantenherausforderung

Die Herausforderung ist, dass der Superzustand zerbrechlich ist. – Er kann nicht kopiert werden und nach dem Lesen ist er zerstört. – Von der 0 oder 1 kommt man nicht mehr zurück in die Unsicherheit. Gerade das Kopieren und Lesen von Daten ist aber der Vorteil an klassischen Computern.

Das Programmieren für QuantenComputer ist daher eine verzwickte Aufgabe, für die man ExpertInnen aus Physik, Mathematik und Informatik braucht. Im Projekt „SEQUOIA“ wollen wir erforschen, wie auch Normalsterbliche den QuantenComputer nutzen können. Schließlich schreibt der oder die SoftwareentwicklerIn von heute seine Programme ja auch nicht mehr direkt in Nullen und Einsen.

Quanten-Hardware für die Praxis kommt

Noch sind die QuantenComputer klein. Der Computer in Ehningen verfügt über 27 Qubits. Für den Praxisgebrauch sind weitaus mehr notwendig. Aber die Prognose ist, dass sich die Zahl der verfügbaren Qubits im Jahresrhythmus immer wieder vervielfacht. Genau so war es ja auch bei den klassischen Computern, deren Transistorenzahl sich laut Moore’s Law alle 1,5 Jahre verdoppelt.

Bald ist also mit Quantenhardware zu rechnen, die sich auch für den Praxiseinsatz eignet. Und wenn die Hardware soweit ist, dann muss es auch die Software sein.

Vielversprechende Anwendungsszenarien

QuantenComputing bietet neue, effiziente Berechnungsverfahren für Aufgabenstellungen, denen der klassische Computer kaum gewachsen ist – selbst, wenn man Hochleistungsrechner benutzt. Das sind vor allem Optimierungsprobleme, Simulation und Künstliche Intelligenz.

Beispiele dafür sind die Planung von Infrastrukturen wie Impfzentren und E-Ladesäulen, die Simulation von chemischen und materialwissenschaftlichen Prozessen oder die Erkennung von Anomalien und Betrugsfällen.

Was bringt QC in der Praxis?

Anwendungsfälle waren es auch, die die Gäste der Auftaktveranstaltung aus der Industrie interessierten. Was bringt das QuantenComputing in der Praxis? Wie leistungsfähig sind die Computer? Und was kostet das Ganze?

Wer interessiert sich für QuantenComputing?

Vertreter verschiedenster Branchen hatten an der Auftaktveranstaltung teilgenommen. Sie lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen: Anwender- und IT-Unternehmen.

Die Anwenderunternehmen interessieren sich, wie QuantenComputing ihnen bei ihren Aufgaben und Herausforderungen helfen kann. Für die IT-Unternehmen stellt sich eine andere Frage. Mit dem QuantenComputing entsteht ein völlig neues Teilgebiet der IT. Welche Dienstleistungen müssen wir den KundInnen anbieten? Wie sehen die Geschäftsmodelle aus? Und was muss ich heute tun, um fachlich und organisatorisch für den Durchbruch der QuantenComputer bereit zu sein?

Überraschend

Interessant ist, dass nicht nur große Unternehmen diese Fragen bewegt, sondern dass auch viele kleine und mittelständische Unternehmen aktiv am Thema QuantenComputing dran sind.

Das Projekt »SEQUOIA« möchte Unternehmen helfen, diese Fragen zu beantworten. Ein enger Austausch mit der Industrie ist in allen Phasen des Projekts geplant. In der neuen Blogreihe »QuantenComputing« wird das IAO die Entwicklungen auf dem Feld des QuantenComputings fortwährend beleuchten und die Potenziale und den konkreten Nutzen für die Industrie sichtbar machen.

Welche Rolle kann QuantenComputing in Ihrem Unternehmen spielen? Und welche Grundlagen müssen dafür geschaffen werden? - Mehr dazu unter:

https://www.digital.iao.fraunhofer.de/de/leistungen/Digitalisierung/Sequoia.html

Pressekontakt
Dr.-Ing. Falko Kötter
Leiter Team Quantencomputing
Fraunhofer IAO
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
T. 0711 - 970-2404



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QuantenComputing nimmt endlich auch in Deutschland Fahr auf
Quelle: NEC
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