Quantencomputer: Ein neues Kapitel der IT-Technologie
TEXT: Dr. Michael W. Preikschas
Die Summe von 300 Millionen Euro wird der Bund in den nächsten fünf Jahren — startend mit 2020 — für die Forschung an den Computern der Zukunft zur Verfügung stellen: Den Quantencomputern. Gedacht ist das Geld für eine Forschungskooperation zwischen der Fraunhofer-Gesellschaft und IBM. Die Planung sieht vor, dass der erste universelle Computer dieser Art in Europa an einem Standort in Deutschland im Januar 2021 ans Netz geht. Nur, was zeichnet diese neue IT-Technologie aus?
Während ein klassischer Rechner mit Bits rechnet, nutzt ein Quantencomputer Qubits. Diese können nicht nur die Werte 0 oder 1 annehmen, sondern durch die Überlagerung von sogenannten Quantenzuständen auch jede beliebige Kombination aus beidem. Erst wenn ein Qubit gemessen wird, wird es auf einen konkreten Wert festgelegt. Jedes zusätzliche Qubit verdoppelt dabei die Leistungsfähigkeit des Systems — bei 50 Qubits gäbe es also zwei hoch 50 Kombinationsmöglichkeiten. Auf diese Weise lassen sich größere Probleme und komplexe Aufgaben parallel statt linear berechnen.
Bereits im September 2019 hatte Google behauptet den Schritt in diese neue Dimension der Computer gemacht zu haben (https://www.ft.com/content/b9bb4e54-dbc1-11e9-8f9b-77216ebe1f17). Der neue Prozessor des Internetkonzerns hat nach eigenen Berichten eine Rechnung durchgeführt, für die ein klassischer Computer 10.000 Jahre gebraucht hätte. Der Google Rechner soll dafür nur drei Minuten und 20 Sekunden benötigt haben. Problematisch dabei ist die geringe Flexibilität des Systems. Bisher ist dieser neue Rechner einzig auf eine Rechenoperation ausgelegt und damit nicht zur Lösung von allgemeinen Problemen verwendbar. Trotzdem wird dieser Forschungserfolg als Meilenstein in der Geschichte der Quantentechnologie angesehen. Unbestritten ist der Fortschritt, welcher durch eine solche Technologie erreicht werden könnte. Die Boston Consulting Group spricht in einer Studie von bisher unerreichten Verschlüsselungsmöglichkeiten, beispielsweise bei Videoformaten, oder der Errechnung von Varianten in der Biotechnologie zur Erzeugung von neuen Medikamenten. (https://www.bcg.com/publications/2018/next-decade-quantum-computing-how-play.aspx). Aber auch Fortschritte in der Produktion oder Logistik sind denkbar.
An diesen Herausforderungen arbeitet beispielsweise das kanadische Unternehmen D-Wave (www.dwavesys.com) in Kooperation mit dem Volkswagen Konzern. Bei einem Pilotprojekt in Lissabon ist die selbst gestellte Herausforderung, einen Linienbus mit Hilfe der Technologie über den schnellsten Weg durch die tägliche Rushhour der Metropole zu lenken. Angefangen haben die Forscher mit einem „gewöhnlichen“ Computer, welcher, gefüttert mit GPS-Daten, in der Lage ist, den Verkehr der nächsten 45 Minuten vorherzusagen. Genutzt werden dabei sämtliche anonymisierten Bewegungsdaten von Smartphones, die innerhalb eines Versuchsfelds eingeloggt sind. Diese Daten werden in den Quantencomputer überführt, der dann die komplexe Aufgabe berechnet, über welche alternativen Routen der Bus noch an sein Ziel kommen und die Fahrgäste einsammeln kann — und zwar ohne, dass andere Verkehrsteilnehmer davon ausgebremst werden. Laut Volkswagen hätte ein klassischer Computer zur Berechnung 30 Minuten je Tour gebraucht. Zu lang; denn kein Fahrgast möchte so lange warten und die Verkehrssituation hätte sich in dieser Zeit auch grundlegend geändert. Die neuen Busse, erhalten mit dem Quantencomputer nun alle zwei Minuten eine neue Route vorgegeben.
Innovatoren erreichen mehr Umsatz und Gewinn, neue Kunden und Märkte. Trends früh erkennen, daraus Bedürfnisse richtig und rechtzeitig ableiten, neue Lösungen zum Erfolg entwickeln — das ist ihr Geschäft. Sie arbeiten intern im Netzwerk und extern mit Partnern. Marketing und Vertrieb sind früh eingebunden. Innovationen beginnen mit Ideen und gelingen durch strukturiertes Management.
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