Der Bitkom Quantum Summit 2022 lädt ein Quantencomputing: Jetzt einsteigen und Kompetenzen aufbauen!

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Quantencomputer haben das Potenzial, bislang aussichtslose oder zeit- und ressourcenaufwendige Probleme zu lösen. Nachdem einige wenige Unternehmen Quantencomputer ausgetestet haben, gibt es derzeit einen regelrechten Hype, der die weitere Entwicklung enorm beschleunigt. Damit wird bereits jetzt die Notwendigkeit eines raschen Einstiegs deutlich.

Quantentechnologie und insbesondere Quantencomputing wird sich als neuer Wirtschaftsbereich etablieren. Um eine wirtschaftliche und technologische Abhängigkeit von einigen wenigen, führenden Marktteilnehmern zu vermeiden, ist ein frühzeitiger und konsequenter Einstieg notwendig.

Zum einen geht es um die Entwicklung und Bereitstellung der Technologie einschließlich der Komponenten und Herstellungsverfahren. Dies kann durch Eigenentwicklungen aber auch über Industriepartnerschaften geschehen. Zum anderen erfordert der spezifische Ansatz auf Basis der Quantenphysik die Entwicklung von neuen Methoden für die Anwendung.

Hierbei müssen die spezifischen Probleme der Branchen so formuliert werden, damit sie mit quantentechnologischen Methoden und Verfahren bearbeitet werden können. Wie in der klassischen IT-Welt ergibt sich der wesentliche Mehrwert erst in der optimalen Kombination mit Anwendungen, die die spezifischen Vorteile von Quantencomputern nutzen.

Einstiegsbarrieren

Quantentechnologien stehen derzeit noch in der Anfangsphase, entwickeln sich jedoch rapide. Institutionen oder Unternehmen können diese Gelegenheit nutzen, um an der Erarbeitung von De-facto- und Industrie-Standards und Normen mitzuwirken. Nahezu täglich erscheinen Veröffentlichungen zu wissenschaftlich-technischen Neuerungen, aber auch Darstellungen zu Marketingzwecken.

Während erfahrene IT-Expertinnen und Experten neue Tech-Trends schnell bewerten und für sich adaptieren können, zum Beispiel Cloud, Blockchain und Container, besteht beim Quantencomputing eine psychologische Barriere. Quantenphysikalische Phänomene sind für unseren menschlichen Verstand, der durch die sinnliche Wahrnehmung makro-physikalische Phänomene trainiert wurde, nicht intuitiv genug.

Damit sind die den Quantentechnologien zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien nur wenigen Spezialistinnen und Spezialisten aus Wissenschaft und Andwendungsentwicklung verständlich. Das erschwert die realistische Bewertung der zahlreichen Veröffentlichungen.

In der Anfangsphase sind zum Teil sehr hohe Investitionen ohne gesicherte Rendite erforderlich. Obwohl zahlreiche Förderprogramme aufgelegt werden, ist der langfristige Schutz der Investitionen nicht garantiert. Kleinere oder mittlere Unternehmen mit erfolgreichen Geschäftsmodellen ohne Quantentechnologien werden eher abwarten, bevor sie diese einsetzen.

Kompetenzen

Um diese Barrieren zu überwinden, muss zu Beginn vor allem Verständnis und Wissen aufgebaut werden. Der effiziente Einsatz von Quantentechnologien erfordert in der Anfangsphase Personal mit sehr speziellen Kenntnissen, die auf dem Arbeitsmarkt nur bedingt zu finden sind. Die erforderliche Anpassung des Bildungssystems wird nicht sofort geeignete Fachkräfte hervorbringen.

• Neben dem Verständnis der neuen Technologien, die durch die Nutzung quantenphysikalischer Effekte ermöglicht werden, ist es für Unternehmen wichtig, die eigenen Prozesse und Methoden zu hinterfragen:

• Welche Probleme lassen sich schwer lösen, sind aber kritisch für den Unternehmenserfolg?

• Lassen sich Prozesse und Methoden durch den Einsatz von Quantentechnologien effizienter darstellen?

Für den Einstieg ist es weiterhin von Bedeutung, den Markt zu verstehen.

• Welche Standards muss es geben, um Komponenten sinnvoll integrieren zu können?

• Welche Firmen können diese Komponenten entwickeln und liefern?

Einstiegsszenarien und Brückentechnologien

Quantencomputing verfügt über disruptives Potenzial: Firmen, die dieses frühzeitig erkennen und sich damit befassen, können nicht nur in ihren Märkten wettbewerbsfähiger werden, beispielsweise durch einen optimierten Einsatz von Ressourcen anhand von Quantencomputing, sondern auch komplett neue Märkte erschließen oder erschaffen. Zu warten, bis Quantentechnologien einen Mainstream-Status erreicht haben, das heißt: eine komplett etablierte Technologie sind, bringt keine Wettbewerbsvorteile.

Neue Märkte sind zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich schon besetzt. Darüber hinaus braucht die Integration neuer Technologien in bestehende Prozesse häufig einen signifikanten zeitlichen Vorlauf. Ein Beispiel dafür ist Job-Shop-Scheduling - die Zuweisung von Produktionsjobs zu unterschiedlichen Maschinen mit dem Ziel der kürzesten Gesamtproduktionszeit, bei dem diese Zuweisung mit Quantencomputern auch für große Szenarien in Echtzeit erfolgen könnte.

Daher sollten Firmen mindestens die folgenden drei Fragen für ihre Situation beantworten:

• 1. Welche Möglichkeiten ergeben sich aus der Quantentechnologie?

• 2. Welcher potenzielle Return on Invest ergibt sich aus den einzelnen Möglichkeiten?

• 3. Welche sonstigen Faktoren spielen eine Rolle bei der Einführung und Nutzung von Quantentechnologien?

Neben der Beratungskompetenz von Industrie-Unternehmen gibt es in einzelnen Bundesländern entsprechende Zentren. Ein Beispiel ist das QT.NMWP.NRW in Nordrhein-Westfalen, das einen Überblick über die in NRW vorhandene Expertise in Quantentechnologien sowie den Kontakt zu relevanten Akteurinnen und Akteuren und Einrichtungen anbietet. In Bayern bietet Bayern Innovativ ähnliche Services an.

Für Quantencomputing gibt es drei Einstiegspunkte:

• Quantencomputer mit einer dreistelligen Anzahl an Qubits, durch die Anwendungen bis zu einer bestimmten Problemgröße umgesetzt werden können.

• Quantensimulatoren, welche einen Quantencomputer bis zu einer bestimmten maximalen Anzahl an Qubits auf Standard-Hardware simulieren. Simulatoren bieten sich vor allem für Trainings- und Ausbildungszwecke an sowie für den Test der neuen Algorithmen.

• Quantenemulatoren, bei denen Quanten-Effekte in spezieller Siliziumtechnologie emuliert werden. Quantenemulatoren versprechen Vorteile insbesondere für die Lösung kombinatorischer Optimierungsaufgaben.

Für Unternehmen gibt es verschiedene Wege, Quantentechnologien zu erschließen. Zum einen ist es die aktive Beteiligung an der Entwicklung neuer Technologien und entsprechender Lieferketten. Zum anderen ist es der Einsatz der vorhandenen und zukünftig verfügbaren Quantensysteme und -anwendungen im Unternehmen.

Selbst wenn Unternehmen keinen unmittelbaren Einstieg in die Quantentechnologie auf diesen beiden direkten Wegen sehen, ist es möglich, an der Bereitstellung notwendiger Komponenten mitzuwirken, weil die Quantentechnologien zum Teil völlig neue Ansätze erfordern und auch eine Reihe neuartiger Produkte benötigen.

Der Aktionsplan für die Industrie

Unternehmen müssen sich mit Quantencomputing auseinandersetzen. Für Deutschland ist die Entwicklung von Algorithmen ebenso wichtig wie die Hardware-Entwicklung. Bis auf wenige Ausnahmen kommen marktführende Software-Anwendungen gegenwärtig nicht aus Deutschland – Quantencomputing bietet auch hier neue Chancen.

In vielen mittleren und größeren Unternehmen gibt es Mitarbeitende, die einen mathematischen beziehungsweise physikalischen Hintergrund zum Thema Quantenmechanik haben. Diese Kolleginnen und Kollegen können die Auseinandersetzung mit Quantentechnologien anstoßen und die Chancen und Risiken für das Unternehmen einschätzen.

Der Quantum Summit 2022 des Bitkom

Der „Quantum Summit des Bitkom“ findet am 11. und 12. Mai 2022 statt: Die digitale Konferenz bringt mehr als 1.000 internationale Vordenkerinnen und Vordenker aus Wirtschaft, Politik, Verwaltung, Forschung und Gründerszene zusammen, um die neuesten Entwicklungen im Quantencomputing zu diskutieren.

Die Konferenz gibt einen holistischen Überblick über den Status quo des Quantencomputing in Deutschland sowie in Europa und zeigt, wie heutige Entscheidungen – politisch, wirtschaftlich und technologisch – die Zukunft der Industrie prägen. Der zweitägige Gipfel bietet neben Vorträgen und Panels auch die Möglichkeit, sich auf der Online-Plattform mit anderen Teilnehmenden direkt auszutauschen.

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