SAP-Forscherin zu den Chancen einer neuen Computerära KI und Quantencomputing bieten Unternehmen enorme Marktchancen

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Die Fortschritte hinsichtlich Künstlicher Intelligenz (KI) lassen Branchenführer die Tage zählen, bis Quantencomputer zum Mainstream werden. Im Hinblick auf Quantencomputing, das Quantenphysik und Informatik kombiniert, hat sich aber einiges seit dem letzten Jahr getan, seit das 'European Quantum Industry Consortium' (QuIC) seinen strategischen Fahrplan für die Quanten-Industrie entwickelte.

Fortschritte in der Quantenhardware, -Middleware und -software werden dazu führen, dass bis 2030 eine universell einsetzbare Quantenvorteil-Maschine entwickelt wird. Quantencomputing kombiniert Quantenphysik und Informatik.

Susan Galer, eine der erfolgreichsten Bloggerinnen und Journalistin, hat mit Laure Le Bars, Research Project Director bei SAP und President des QuIC ein Gespräch geführt, dass DataCenter-Insider hier in Auszügen wiedergibt. Um das Verständnis zu verbessern, hat die Redaktion Fragen eingefügt.

Warum ist Quantencomputing für Sie als SAP-Mitarbeiter ein Thema?

Laure Le Bars: Die Einheit Qubits beruht auf den grundlegenden Konzepten der Überlagerung und Verschränkung. Im Gegensatz zu klassischen Bits, die immer nur einen von zwei Zuständen abbilden – entweder 0 oder 1 – stellt ein Qubit zwei Zustände gleichzeitig dar. Das Ergebnis: In diese Quantensysteme lässt sich eine echte Parallelität einbetten. Diese zweite Quantenrevolution kann viele Branchen hinsichtlich Datenanalyse oder anderer Aktivitäten unterstützen.

Optimierungsprobleme wie Routenplanung, Lieferanten-Management und Finanzportfolio-Management sind Bereiche, in denen die Fähigkeit von Quantencomputern gut funktionieren würde. Diese Rechner analysieren riesige Mengen heterogener Daten, um schnell die optimale Lösung zu finden“, so Le Bars. „Klassische Computer sind mit exponentiellen Berechnungen überfordert, wenn es um enorme Datenmengen geht. KI und maschinelle Lernalgorithmen sind perfekte Kandidaten für die Quantenverarbeitung.

Welche Aufgabe hat QuIC übernommen?

Laure Le Bars: Die kontinuierlichen Fortschritte bei Quantenhardware, -Middleware und -software führen dazu, dass bis 2030 ein allgemein einsetzbarer Quantencomputer entwickelt wird. Um dies zu erreichen, konzentriert sich QuIC darauf, Fachleute auszubilden und Fähigkeiten, Standardisierung, Governance-Prinzipien und den Schutz des geistigen Eigentums für Quanten-Technologien zu entwickeln.

Obwohl das Ziel von QuIC darin besteht, ein starkes europäisches Ökosystem für Quanten-Technologie aufzubauen, gründete die Organisation einen internationalen Rat, um mit Quanten-Peer-Organisationen in Nordamerika und Japan zusammenzuarbeiten und so das globale Wachstum der Branche zu fördern.

Die nächste Iteration der QuIC Strategic Industry Roadmap arbeitet an Anwendungsszenarien. Momentan gibt es noch wenige Details hinsichtlich der Roadmap – wie bei jeder Technologie wird das Versprechen des Quanten-Computers durch die noch relativ geringe Zahl von Hardware- und anderen Anbietern innerhalb der industriellen Wertschöpfungskette behindert. Dazu gehören unter anderem supraleitende Kabel, Mikrocontroller, High-End-Laser und kryogene Elektronik. Trotz der jüngsten Fortschritte benötigen diese Maschinen eine deutlich höhere Leistung, um sich in der Wirtschaft durchzusetzen.

Laure Le Bars: Die QuIC-Mitglieder sind dabei, Engpässe zu ermitteln und Wissen auszutauschen, um eine realistische Grundlage für das Marktwachstum zu schaffen. Die ersten Quantencomputer sind zum Beispiel nicht stabil genug und haben nicht genügend Qubits Rechenleistung. Mit dem Fortschritt der Quantenhardware aber müssen sowohl die Industrie als auch die Universitäten neue interdisziplinäre Ausbildungsprogramme entwickeln, um Quanten-Wissen mit Fachleuten aus der Industrie zu kombinieren.

Quantencomputer ziehen ins Rechenzentrum ein

Rechenzentren und Forschungseinrichtungen weltweit, angeführt von Pionieren wie dem Leibniz Rechenzentrum (LRZ), tüfteln fieberhaft an der Integration von Quantenprozessoren mit klassischen Systemen. Ein wahrer Goldrausch um den Quantenvorteil und die Quantenüberlegenheit ist ausgebrochen.

Es ist unser erstes eBook (Mai 2023) zum Quantencomputing überhaupt und die Inhalte sind spannend. Laura Schulz, Leiterin der Abteilung Quantum Computing und Technologien am LRZ, liefert zum Beispiel Einblicke in die Praxis und in den Stand der Forschung. Ihre Expertise wird zum roten Faden durch die verschiedenen Aspekte der Integration von klassischer IT und den Quantencomputern.

>>> eBook „Quantencomputer ziehen ins Rechenzentrum ein“ zum Download

Quanten-Computing führt eine große Anzahl von Vorgängen in einem einzigen Schritt durch. Zweifellos ist dies der Grund, warum die Möglichkeiten des Quantencomputing positiv gesehen werden.

Sie unterstützen zum Beispiel komplexe Herausforderungen hinsichtlich Klimawandel und Gesundheitswesen. Simulationen könnten ideal für die Klimamodellierung sein, um Wetterereignisse anhand von Millionen von Variablen – aus der Vergangenheit, der Gegenwart und der Zukunft – gleichzeitig vorherzusagen. Wissenschaftler, die Medikamente, Chemikalien und andere Materialien erforschen, sind in der Lage, mit Hilfe von Quanten-Simulationen molekulare Verhaltensmodelle zu entwickeln, um Wechselwirkungen und andere Abweichungen zu untersuchen und Prototypen schneller zu testen.

Grenzenloses Disruptionspotenzial und Beispiele satt

Quantum Machine Learning: aktuelle Perspektiven und Potenziale

Laure Le Bars: Quanten-Computer sind nicht schneller als klassische Rechner, sie sind anders programmiert. Sie bieten für einige Optimierungsalgorithmen eine weitaus höhere Effizienz als die klassische Datenverarbeitung. Wenn wir zum Beispiel in der Lage wären, Modelle für den Klimawandel mit Millionen von Industrievariablen, die sich auf die CO₂-Emissionen auswirken, gleichzeitig zu simulieren, könnten wir fundiertere Vorhersagen treffen, um nachhaltige Strategien langfristig besser zu steuern.

Neutral-Atom-Quantenprozessoren für Wettermodellierungen

Wie wirkt sich der Klimawandel aus? BASF forscht mithilfe von Pasqal

Es ist leicht, sich von der Begeisterung über Innovationen wie Quantencomputing mitreißen zu lassen. Haben Sie ein paar Ratschläge bezüglich des Umgangs mit dem Quantencomputing.

Laure Le Bars: Quantencomputer lösen nicht alle Herausforderungen. Sie werden die klassischen Computer nicht vollständig ersetzen. Für einige Anwendungsfälle setzen wir auch künftig traditionelle Computer ein und andere sind ideal für Quantencomputer.

Wir benötigen eine Schnittstelle für die Interaktion mit Quantencomputern und müssen sicherstellen, dass sich der Zeitaufwand nicht verdoppelt und somit die Vorteile zunichte gemacht werden. Daher setzen wir auf hybride Architekturen und eine Quantenverarbeitungseinheit neben der CPU und der GPU des Rechners.

Die zweite Quanten-Revolution ist in vollem Gange, aber es ist noch zu früh, um in diesem Stadium die Gewinner der Branche vorherzusagen. Eine Reihe von Unternehmen bereiten sich auf diesen Quantensprung vor. Was noch vor fünf Jahren ein wissenschaftlicher Traum war, wird jetzt immer realer. Es gibt einen Markt und eine Industrie für Quantencomputer, und das Potenzial ist enorm.

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