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Between the Towers: Quantum-Computing – wo stehen wir heute? Was bringt die Zukunft?

Between the Towers: Blick in die Zukunft des Quantum-Computings
Geschätzte Lesezeit: 3 Minuten

Wer mor­gens zur Arbeit pen­delt, kann es täg­lich aufs Neue mit­er­le­ben: den Ver­kehrs­kol­laps rund um unse­re Groß­städ­te oder das Gedrän­ge in Bus und Bahn. Doch wohin aus­wei­chen? Auto­no­mes Fah­ren und intel­li­gen­tes Rou­ting sol­len zukünf­tig dazu bei­tra­gen, die Lage auf unse­ren Stra­ßen zu ent­span­nen, und auch ein wei­te­rer Weg wird der­zeit vie­ler­orts son­diert: Er führt direkt nach oben. In zahl­rei­chen deut­schen Metro­po­len dis­ku­tie­ren die Ver­ant­wort­li­chen inten­siv, ob Seil­bah­nen die Infra­struk­tu­ren ent­las­ten könn­ten, Mün­chen hat bereits eine Mach­bar­keits­stu­die in Auf­trag gege­ben. Und auch eine ande­re Idee, die vor Jah­ren eher noch belä­chelt wur­de, könn­te in abseh­ba­rer Zeit rea­li­siert wer­den: Flug­ta­xis sol­len mit ihren Pas­sa­gie­ren über Staus und ver­spä­te­te Züge ein­fach hin­weg­schwe­ben.

Die digi­ta­le Trans­for­ma­ti­on ermög­licht es, einst skur­ril anmu­ten­de Visio­nen heu­te doch noch Wirk­lich­keit wer­den zu las­sen. Die Ver­knüp­fung ver­schie­de­ner Tech­no­lo­gien ver­setzt For­scher und Ent­wick­ler in die Lage, Lösun­gen für die fun­da­men­ta­len Her­aus­for­de­run­gen unse­rer Welt zu fin­den – und bei­spiels­wei­se Smart Citys, eine indi­vi­dua­li­sier­te Medi­zin oder inno­va­ti­ve Mobi­li­täts­kon­zep­te zu gestal­ten.

Quantum Computing

Eines aber set­zen sämt­li­che die­ser Lösun­gen vor­aus: ein Sys­tem, das imstan­de ist, in kür­zes­ter Zeit hoch­kom­ple­xe kom­bi­na­to­ri­sche Pro­ble­me zu bewäl­ti­gen. Her­kömm­li­che Com­pu­ter gera­ten hier an ihre phy­si­ka­li­schen Gren­zen, da sie sol­che Rechen­leis­tun­gen nicht in der not­wen­di­gen Geschwin­dig­keit erbrin­gen kön­nen. In den Fokus der For­scher ist daher das Quan­tum-Com­pu­ting gerückt, das sich quan­ten­phy­si­ka­li­sche Effek­te zunut­ze macht und auf die­se Wei­se selbst kom­pli­zier­tes­te Berech­nun­gen hun­dert­fach schnel­ler durch­führt.

Für den brei­ten Ein­satz ste­hen die­se Rech­ner der­zeit zwar noch nicht in aus­rei­chen­der Zahl bereit, da sie nur unter bestimm­ten Vor­aus­set­zun­gen (u.a. Raum­tem­pe­ra­tur, Staub, Erschüt­te­run­gen) funk­tio­nie­ren. Mit Blick auf die IT-Sicher­heit geht aller­dings auch eine neue Her­aus­for­de­rung mit ihnen ein­her: Auf­grund ihrer Leis­tungs­fä­hig­keit könn­ten sol­che Super­com­pu­ter in der Lage sein, bis­lang bewähr­te Kryp­to­sys­te­me zu über­win­den. 

Eine bereits erprob­te Alter­na­ti­ve stel­len heu­te schon Sys­te­me dar, die mit quan­ten­ähn­li­chen Fähig­kei­ten arbei­ten – auch sie lösen Auf­ga­ben, die über das Poten­zi­al klas­si­scher Com­pu­ter weit hin­aus­rei­chen.

Between the Towers

Die revo­lu­tio­nä­ren Mög­lich­kei­ten des Quan­tum-Com­pu­tings stan­den Anfang Febru­ar auch im Mit­tel­punkt der von Main Incu­ba­tor (Com­merz­bank-Grup­pe) initi­ier­ten Event-Rei­he „Bet­ween the Towers“. Die monat­li­che Abend­ver­an­stal­tung bie­tet Frank­fur­ter Start-Ups, Inves­to­ren, Teil­neh­mern aus Wirt­schaft und Wis­sen­schaft eine Gele­gen­heit, sich zu ver­net­zen und sich über Finan­cial Ser­vices, inno­va­ti­ve Ban­king-Lösun­gen sowie Koope­ra­ti­ons­ideen aus­zu­tau­schen. Als Gast­red­ner zog Dr. Joseph Reger, CTO EMEIA bei Fuji­tsu, das Audi­to­ri­um an die­sem Abend voll­ends in sei­nen Bann: „Künst­li­che Intel­li­genz, Quan­ten­rech­ner, Block­chain – Busi­ness as usu­al?“, lau­te­te die Fra­ge, die er den 300 Gäs­ten stell­te – und so fak­ten­reich wie unter­halt­sam auch beant­wor­te­te. Die High­lights der Ver­an­stal­tung haben wir für Sie im fol­gen­den Video zusam­men­ge­fasst:


 

Die Ent­wick­lung von Quan­ten­rech­nern befin­de sich noch in einem frü­hen Sta­di­um, so Reger. Fuji­tsu hat sich jedoch von den quan­ten­phy­si­ka­li­schen Effek­ten inspi­rie­ren las­sen – und das Digi­tal Anne­aling vor­an­ge­trie­ben, das eine Brü­cke zwi­schen her­kömm­li­chen Com­pu­tern und ech­ten Quan­ten­rech­nern dar­stellt. „Mit dem Digi­tal Annea­ler steht jetzt schon eine fort­schritt­li­che und leis­tungs­fä­hi­ge Beschleu­ni­gungs­tech­no­lo­gie zur Ver­fü­gung, die auf­wän­di­ge und kom­ple­xe Pro­ble­me schnell und zuver­läs­sig löst ­– Pro­ble­me im Bereich der kom­bi­na­to­ri­schen Opti­mie­rung, die in der rea­len Welt auf­tre­ten. Mit sol­chen Her­aus­for­de­run­gen sehen sich Unter­neh­men in allen Bran­chen kon­fron­tiert. Und dies ist nur der Anfang, denn den Ein­satz­mög­lich­kei­ten von Digi­tal Anne­aling sind kei­ne Gren­zen gesetzt”, erklärt Reger. Eine Auf­zeich­nung der kom­plet­ten Key­note fin­den Sie hier.


 

Kombinatorische Optimierungsprobleme

Kom­bi­na­to­ri­sche Opti­mie­rungs­pro­ble­me ver­lan­gen, aus einer oft­mals schier unüber­schau­ba­ren Zahl poten­zi­el­ler Kom­bi­na­tio­nen die idea­le Lösung zu errech­nen. Das Bild des Han­dels­rei­sen­den, der meh­re­re Städ­te auf­su­chen und zuletzt an den Aus­gangs­punkt sei­ner Rei­se zurück­keh­ren soll, ver­an­schau­licht ein sol­ches Pro­blem: In wel­cher Rei­hen­fol­ge müs­sen die Besu­che erfol­gen, um die kür­zes­te Gesamt­stre­cke zu kal­ku­lie­ren? Fünf Städ­te erge­ben 120 Kom­bi­na­tio­nen – bei 30 Orten schnellt die Zahl der mög­li­chen Rou­ten bereits hoch in die Bil­li­ar­den. Der Hand­lungs­rei­sen­de könn­te dem­nach bis zur Ren­te rech­nen, ohne je einen Fuß vor die Tür zu set­zen, und auch her­kömm­li­che Sys­te­me wären rasch über­las­tet – der Digi­tal Annea­ler hin­ge­gen kommt bei die­ser mathe­ma­ti­schen Auf­ga­be in einer Sekun­de zum Ergeb­nis.

Digital Annealer

Auf ähn­li­che Wei­se las­sen sich bei­spiels­wei­se inner­halb der Logis­tik­bran­che die kom­bi­na­to­ri­schen Opti­mie­rungs­pro­ble­me kom­ple­xer Lie­fer­we­ge lösen oder im Bereich der Finanz­dienst­leis­tun­gen umfang­rei­che Risi­ko­ab­schät­zun­gen voll­zie­hen. Die bri­ti­sche Bank Nat­West setzt den Digi­tal Annea­ler der­zeit in einem Pro­of of Con­cept ein: Die quan­ten­in­spi­rier­te Soft­ware ermög­licht es der Bank, ihren Ver­mö­gens­wert­be­stand zu opti­mie­ren und die mit finan­zi­el­len Inves­ti­ti­ons­pro­ble­men ver­bun­de­nen hoch­kom­ple­xen Berech­nun­gen 300-mal schnel­ler als mit einem Stan­dard­sys­tem durch­zu­füh­ren. Aus unzäh­li­gen Optio­nen kann so kon­ti­nu­ier­lich ein Port­fo­lio liqui­der Mit­tel, die sich durch eine mög­lichst hohe Ren­di­te und ein trag­ba­res Risi­ko aus­zeich­nen, gebil­det wer­den.

Zu den Bran­chen, die den Digi­tal Annea­ler eben­falls bereits eva­lu­ie­ren, zäh­len die Ver­sor­gungs­wirt­schaft und das Gesund­heits­we­sen. Die Lösung ist als Cloud-Ser­vice ver­füg­bar – wei­te­re Details über die Funk­ti­ons­wei­se und Anwen­dungs­fel­der fin­den Sie hier.

Wir bedan­ken uns bei Main Incu­ba­tor und allen Teil­neh­mern für einen gelun­ge­nen Abend.

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