Quantum Readiness Datacenter-Betreiber und IT-Chefs müssen jetzt ins Quantencomputing einsteigen

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Rechenzentren stehen unter Druck: steigende Energiepreise, wachsende Datenmengen, komplexere Workloads, strengere Nachhaltigkeitsziele. Gleichzeitig klopft eine neue Technologie an die Tür, die vieles radikal verändern wird: das Quantencomputing.

Auch wenn diese Technologie noch nicht flächendeckend einsatzbereit ist, steht fest: Wer jetzt keine Vorkehrungen trifft, riskiert in wenigen Jahren den Anschluss zu verlieren. Die Lösung: Quantum Readiness: Das heißt: Strategische Vorbereitung auf die hybride IT-Welt von morgen.

Was heißt Quantum Readiness für Betreiber von Rechenzentren?

Quantum Readiness bedeutet für Rechenzentrumsbetreiber und IT-Entscheider nicht: Sofort Quantencomputer kaufen! Es geht vielmehr um drei zentrale Weichenstellungen:

• 1. Awareness: Verstehen, welche Arten von Workloads sich für Quantencomputing eignen, zum Beispiel hochkomplexe Simulationen, Optimierungsprobleme oder Machine Learning mit großen Modellräumen.

• 2. Access: Aufbau von Partnerschaften mit Anbietern von Quantencomputing-Hardware und -Cloud-Angeboten. Erste Testläufe sind heute bereits über Public-Cloud-APIs möglich – auf realer Hardware, nicht nur auf Simulatoren.

• 3. Alignment: Strategische Vorbereitung der Infrastruktur insbesondere im Hinblick auf hybride Architekturen, Datenformate, Verschlüsselung (Stichwort: Post-Quantum-Kryptografie) und die Integration quantenfähiger Software.

Rechenzentren spielen eine Schlüsselrolle

Die meisten Quantencomputer der kommenden Jahre werden nicht beim Kunden im Rack stehen, sondern Cloud-basiert bereitgestellt und zwar über Rechenzentren, die in der Lage sein müssen, klassisches High-Performance-Computing mit quantenbasierten Co-Prozessoren zu koppeln. Rechenzentren sind damit nicht nur Infrastrukturanbieter, sondern werden aktive Schnittstellen zwischen klassischer IT und Quantencomputing. Das bedeutet konkret:

• Die Unternehmen müssen sich hybride Workflows ermöglichen; also: Quantenprozessoren berechnen Teilaufgaben, der Rest läuft auf klassischen CPUs/GPUs.

• Die Unternehmen müssen quasi zwangsweise quantenresiliente Security umsetzen. Systeme, die heute Daten verschlüsseln, müssen morgen quantensicher sein.

• Außerdem sollten die Unternehmen Energie-Effizienz neu denken. Quantencomputer lösen bestimmte Aufgaben nicht nur schneller, sondern auch mit deutlich geringerem Energieverbrauch.

Ein Beispiel: Googles Quantenprozessor „Sycamore“ absolvierte 2019 eine spezielle Berechnung in 600 Sekunden, wofür ein klassischer Supercomputer über ein Jahr gebraucht hätte. Der Energieverbrauch: weniger als 0,000003 Gigawattstunden (GWh). Zum Vergleich: Ein Supercomputer wie „Summit“ verbraucht bis zu 70 GWh im Jahr – mehr als eine Kleinstadt.

Quantensprung beim Quantum-Prozessor

Der Quantenchip Google Willow

Energie-Einsparung durch Quanten-Cloud? Ja, aber ....

Heute verbrauchen Rechenzentren rund 460 Terawattstunden (TWh) Strom pro Jahr – das entspricht etwa 2 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs. Ohne disruptive Effizienzsprünge droht diese Zahl weiter zu steigen. Quantencomputing kann helfen, genau diese „High-Impact-Rechenlasten“ Energie-effizienter zu verarbeiten – etwa bei der:

• Simulation neuer Materialien

• Optimierung von Energieflüssen

• Training komplexer KI-Modelle

• Logistik- und Routingplanung

Die Voraussetzung dafür ist aber: Die Infrastruktur muss vorbereitet sein. Workloads müssen identifiziert und „quantenkompatibel“ gemacht werden. Auch APIs, Datenpipelines und Scheduling-Mechanismen müssen an hybride Quanten-Workflows angepasst werden.

Wie starten ohne Millionen-Invest?

Das Wichtigste: Es braucht kein eigenes Quantenrechenzentrum, um anzufangen. Stattdessen empfehlen wir:

• Pilotprojekte mit Cloud-Zugängen, zum Beispiel über IBM, „Amazon Braket“ oder „Juniq“ in Jülich

• Use-Case-Scouting: Welche bestehenden HPC-Prozesse könnten perspektivisch von Quantencomputing profitieren?

• Partnerschaften mit Hardware-Anbietern, etwa über Forschungsnetzwerke oder Konsortien

• Security-Assessment: Welche sensiblen Daten müssten künftig quantensicher geschützt werden?

Die Unternehmensberatung BCG geht davon aus, dass Unternehmen, die heute starten, dreimal häufiger zu den First Movers mit echtem Wettbewerbsvorteil gehören werden, sobald kommerzielle Quantenprozessoren skaliert werden. Wir bei Eleqtron entwickeln skalierbare Ionenfallen-Quantenprozessoren mit unserer firmeneigenen „Magic“-Technologie.

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Dabei ersetzen wir Lasersteuerung durch präzise Hochfrequenzsignale. Das Resultat: geringere Kosten, höhere Skalierbarkeit und bessere Systemstabilität. Unsere Systeme sind darauf ausgelegt, in bestehende HPC-Infrastrukturen integriert zu werden und eigenen sich somit für den Einsatz in Rechenzentren.

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