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High Performance, Photonik und Quanten stürmen die Rechenzentren Zukunftsperspektiven für IT und OT mit Photonenchips und Quantencomputern

Von Paula Breukel 3 min Lesedauer

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Photonenprozessoren, Quantencomputer und High-Performance-Computing (HPC) verändern die Architektur von Rechenzentren grundlegend. Ein Gespräch mit Hartwig Bazzanella über technische Entwicklungen, Energie-Effizienz und die Bedeutung von IT und OT (Operational Technology).

Bei DataCenter Diaries spricht Hartwig Bazzanella über seine Zukunftsvision in Sachen Quantencomputing. Eine vielversprechende Technologie für mehr Einergie-Effizienz ist seiner Meinung nach die Photonik.(Bild: Midjourney / Paula Breukel / KI-generiert)
Bei DataCenter Diaries spricht Hartwig Bazzanella über seine Zukunftsvision in Sachen Quantencomputing. Eine vielversprechende Technologie für mehr Einergie-Effizienz ist seiner Meinung nach die Photonik.
(Bild: Midjourney / Paula Breukel / KI-generiert)

Am 26. September haben sich die Geschäftsführer von NCB und Vorstand im Verband Innovatives Rechenzentrum Hartwig Bazzanella, Ulrike Ostler, Chefredakteurin DataCenter-Insider und Paula Breukel, Volontärin bei den Insider-Medien, im virtuellen Studio getroffen.(Bild: Vogel IT-Medien)
Am 26. September haben sich die Geschäftsführer von NCB und Vorstand im Verband Innovatives Rechenzentrum Hartwig Bazzanella, Ulrike Ostler, Chefredakteurin DataCenter-Insider und Paula Breukel, Volontärin bei den Insider-Medien, im virtuellen Studio getroffen.
(Bild: Vogel IT-Medien)

Hartwig Bazzanella, Geschäftsführer von NCB und Vorstand im Verband Innovatives Rechenzentrum (Virz), beschäftigt sich seit Jahren mit der Zukunft von IT-Infrastrukturen. Seine Projekte reichen von solchen in Banken und Flughäfen und allgemein Kritischen Infrastrukturen.

Bei seinen Projekten steht eine Leitfrage im Mittelpunkt: Welche Rechenleistung wird tatsächlich benötigt, bevor Gebäude, Kühlung und Stromversorgung geplant werden? Diese Perspektive verschiebt den Fokus hin zu bedarfsorientierten Architekturen.

High-Performance-Computing als Ausgangspunkt

Während Rechenzentren früher mit Servern von rund 5 Kilowatt pro Rack auskamen, bringen es High-Performance-Systeme inzwischen Leistungen von bis zu 150 Kilowatt pro Schrank. Daraus ergeben sich enorme Anforderungen an Energieversorgung und Kühlung. HPC gilt aktuell als Rückgrat für anspruchsvolle Simulationen und KI-gestützte Anwendungen, stößt jedoch bei Energie-Effizienz und Skalierbarkeit an Grenzen.

Einen vielversprechenden Ansatz sieht Bazzanella in Photonenprozessoren. Das sagt er im Gespräch mit DataCenter-Insider. Diese ersetzen elektronische Schaltkreise durch optische Bausteine und nutzen Lichtphasen und Amplituden zur Berechnung.

Erste Tests, unter anderem am Leibniz-Rechenzentrum in München, zeigen Potenzial für massive Energie-Einsparungen von bis zu 80 Prozent bei speziellen Anwendungen. Typische Einsatzfelder sind Matrizenmultiplikationen, die eine zentrale Grundlage für Maschinelles Lernen und neuronale Netze darstellen. Start-ups wie Q.ant in Stuttgart arbeiten an der Industrialisierung dieser Technologie (siehe etwa: „Für Energie-effizientes High-Performance-Computing und Real-Time AI; Q.ANT bringt ersten kommerziellen Photonik-Prozessor auf den Markt“).

Die Podcast-Folge #56 „Hartwig Bazzanella über Zukunftsperpektiven von HPC, Photonencomputer und Quantencomputer in IT und OT“ mit Hartwig Bazzanella, Geschäftsführer von NCB und Vorstand im Verband Innovatives Rechenzentrum, Ulrike Ostler und Paula Breukel von den DataCenter Diaries findet sich auf Spotify, Apple Podcasts, Deezer und Amazon Musik.

Ergänzung statt Ablösung: Quantencomputer im Blick

Quantencomputer gelten als komplementäre Technologie. Sie sind für klassische Berechnungen ungeeignet, eröffnen aber neue Möglichkeiten in Bereichen wie Materialforschung, Arzneimittelentwicklung oder komplexen Simulationen.

Bazzanella betont, dass Quantencomputer nie High-Performance-Systeme ersetzen, sondern spezialisierte Aufgaben übernehmen werden. Die Technologie befindet sich noch in einem frühen Stadium, doch Forschungseinrichtungen wie Fraunhofer und Unternehmen wie IBM, Rigetti, Fujitsu Qandela, Pasqual aber auch Google, Microsoft und AWS investieren massiv in Entwicklung und Testumgebungen.

IT und OT als zwei Welten

Keine Frage. Operative Technik findet auch in Rechenzentren statt und sie bedient sich der IT-Techniken, etwa wie bei Audi, wo Bandroboter eine Virtualisierung verpasst bekommen, oder wo KI-Sprachsteuerung Anlagen bewegt. Während IT Daten speichert, verarbeitet und absichert, steuert OT physische Prozesse über Sensoren und Aktoren – von Gasleitungen bis hin zu Motoren.

Beide Bereiche erfordern künftig leistungsfähige Rechenkapazitäten, müssen laut Bazzanella aus Sicherheitsgründen jedoch strikt voneinander getrennt bleiben. Photonenprozessoren könnten sowohl in IT- als auch OT-Systemen Energie-Einsparungen ermöglichen, auch unter Beibehaltung der Sicherheitsarchitektur.

Herausforderungen in Sachen Cybersecurity und Kryptografie

Mit zunehmender Rechenleistung wächst auch das Risiko von Cyber-Angriffen. Quantencomputer könnten etablierte kryptografische Verfahren in den kommenden Jahren angreifbar machen. Post-Quanten-Kryptografie gilt daher als zentrales Forschungsfeld, um künftige Systeme abzusichern. Photonenprozessoren bieten zwar eine andere physikalische Grundlage, doch die Angriffsflächen liegen auch hier, laut Bazzanella, in der Software-Ebene.

Forschung, Ausbildung und internationale Dynamik

Doch der Praktiker, der auch Studenten betreut (siehe beispielsweise: „Der Praxisbezug im Studium Datacenter-Management; Die TH Deggendorf bekommt ein Lehr- und Test-Datacenter“), betont den Mangel an Fachkräften. Studiengänge für Physik, Mathematik und Informatik finden zu wenige Studierende, während Unternehmen und Universitäten händeringend nach Nachwuchs suchen.

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Gleichzeitig schreitet die Forschung in China und den USA mit hoher Geschwindigkeit voran. Europa verfügt zwar über starke Forschungsstandorte, läuft aber Gefahr, den Anschluss in der Kommerzialisierung zu verlieren.

Bazzanella beschreibt seine Faszination an Quanten- und Photonentechnologien mit dem offenen Charakter ungelöster physikalischer Fragestellungen. Viele Effekte, etwa Quantenverschränkung, sind experimentell nachvollziehbar, aber theoretisch noch nicht vollständig erklärbar. Genau diese Unsicherheiten treiben Forschung und Industrie an. Entscheidend sei, dass Unternehmen bereits heute eigene Anwendungsfälle identifizieren, statt auf eine marktreife „fertige Lösung“ zu warten.

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