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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:


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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.


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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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