Jenseits von Eins und Null

28. Februar 2020
Haris Kovacevic
Armin Kuprian

Große Player arbeiten an der Entwicklung eines funktionstüchtigen Quantencomputers. Der neuartige Rechner wird Industrie, Wirtschaft, Wissenschaft und den Alltag der Menschen verändern. Wie groß sein Einfluss wird, ist derzeit noch nicht abzusehen.

Alpine Quantum Technologies (AQT) hat sich das Ziel gesetzt, bis 2022 einen zuverlässigen, kommerziell nutzbaren Quantencomputer zu bauen.

Das Ziel des Spin-offs der Universität Innsbruck lässt sich damit gelinde gesagt als ambitioniert bezeichnen. Denn große Player wie IBM oder Google sind mit im Rennen, und wollen im Laufe der nächsten zehn Jahre eine neuartige Rechenmaschine entwickeln, die sich die Gesetze der Quantenphysik zunutze macht und die Leistung von Supercomputern in spezifischen Bereichen bei Weitem übertrifft. „Damit würden sich komplexe Berechnungen in kürzerer Zeit anstellen lassen“, erklärt Juris Ulmanis, Quantenphysiker und Mitarbeiter von AQT.

Dafür muss das Unternehmen aber einige Hürden nehmen:

Der Quantum-Prozessor muss beispielsweise von unerwünschten äußeren Einflüssen so gut es geht isoliert bleiben: „In der Quantenwelt hängen alle Teilchen miteinander und ihrer Umgebung zusammen. Verändert man eines davon, ändern sich gleich viele“, erklärt Ulmanis. Dies sei die Stärke des Quantencomputers, aber auch seine größte Schwäche. Außerdem benötigt die neuartige Rechenmaschine andere Algorithmen und Kontrolle, die von AQT und seinen Partnern entwickelt werden. Erste Schritte in diese Richtung, passieren bereits: „Unsere Technologien finden schon heute Einsatz in Forschung und Industrie“, sagt Geschäftsführer Thomas Monz.

Sag‘ mir Quanto, sag‘ mir wann!

Catherine Laflamme ist wissenschaftliche Mitarbeiterin im Fraunhofer Austria Innovationszentrum „Digitale Transformation der Industrie“ in Wattens. Die Quantenphysikerin meint, dass „kurzfristige Erwartungen an die Quantentechnologie möglicherweise nicht erfüllt werden können.“ Durch einen Quantenrechner werde es zwar in Zukunft gelingen, genauere Voraussagen auf vielen Gebieten zu machen, die mit den „klassischen“ Technologien nicht möglich sind. „Damit sind aber nicht alle Probleme gelöst“, prophezeit sie. „Reicht die Infrastruktur einer Stadt nicht aus, werden Staus unvermeidbar sein, auch wenn der Quantencomputer die idealen Routen berechnen kann.“

Laflamme und andere Wissenschaftler gehen dennoch davon aus, dass es im Laufe der nächsten Jahre zur sogenannten „Quantum supremacy“ kommen wird. „Das bezeichnet den Moment, in dem der Quantencomputer einem herkömmlichen überlegen sein wird“, erläutert Laflamme. „Es gab letztes Jahr von Google eine erste Demonstration – allerdings für eine sehr spezifische Problemstellung.“ Weitere werden Schritt für Schritt kommen. „Auf einen frei programmierbaren Quanten-PC werden wir aber noch eine ganze Weile warten müssen“, sagt sie.

Eine Maschine mit Erfahrung

Ihrer Einschätzung nach, wird sich dank der Computer, die auf Quantenbasis arbeiten, zunächst in einzelnen Bereichen viel tun: „Für die Pharmazie können die Computer besonders praktisch sein, da sie Moleküle simulieren und Experimente ermöglichen werden, die derzeit viel Rechenleistung brauchen.“ Ebenso werde sich der Logistikbereich revolutionieren, da die Technologie viele Berechnungen erleichtert. „Bestimmte Optimierungsprobleme, die für einen klassischen Computer sehr aufwendig wären, sind mit Quantentechnologie effizient berechenbar“ erklärt Laflamme.

Beim Thema Machine Learning tue sich laut der Quantenphysikerin ebenfalls viel. Die Quantenmaschinen werden im Laufe der nächsten Jahre imstande sein, Erfahrungen zu machen, daraus zu lernen und das Wissen zu verallgemeinern und zwar deutlich schneller als reguläre Systeme. „Für Industrie und Wirtschaft ergeben sich daraus Veränderungen, die weitreichende Folgen haben werden und zurzeit schwer abzuschätzen sind“, ist sich Catherine Laflamme sicher.

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    Thomas Monz, Geschäftsführer AQT

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    Juris Ulmanis, Quantenphysiker und Mitarbeiter von AQT

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    Catherine Laflamme, Forscherin im Fraunhofer Austria Innovationszentrum

Jenseits von Eins und Null
Die Büroräume von AQT im Gebäude der Mensa am Campus Technik der Uni Innsbruck haben eindeutig Garagen-Flair.

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