Quantencomputing entwickelt sich zunehmend von einer experimentellen Technologie zu einem wichtigen Bestandteil von Unternehmensstrategien. Wir gehen davon aus, dass im Jahr 2026 die Vorteile für Quantencomputing deutlich werden. Dabei werden hybride Methoden rein klassische Methoden übertreffen. Führungskräfte, die jetzt handeln, positionieren ihre Unternehmen so, dass sie frühzeitig von dieser Technologie profitieren, und institutionelles Wissen, Strategien und Talentpipelines aufbauen können, die langfristig einen Wettbewerbsvorteil sichern.
Quantencomputing bietet transformatives Potenzial. Vollständig umgesetzt könnte es zur Entwicklung besserer Katalysatoren für die Synthese nachhaltigerer Düngemittel beitragen, das Risikomanagement durch bessere Vorhersagen stärken, die Logistik von Lieferketten optimieren und die Entdeckung neuer Antibiotika zur Bekämpfung multiresistenter Bakterien beschleunigen. Die Chance ist nicht mehr abstrakt. In Bezug auf Hardware, Software und Algorithmen zeichnet sich derzeit eine besonders dynamische Entwicklung ab. Führungskräfte sollten sich daher mit den entsprechenden Entwicklungen auseinandersetzen und lernen, Substanz von einem Hype zu unterscheiden. Ein aktueller Bericht von IBM zeigt, dass Unternehmen, die sich bis 2027 auf den Quantenvorteil vorbereiten, bis 2030 einen um 53 % höheren ROI erwarten als ihre Mitbewerber.
Warum ist Quantencomputing jetzt so wichtig? Wie unterscheidet es sich vom klassischen Computing? Welche Elemente sind am reifsten für die Wertschöpfung und wie können Unternehmen in naher Zukunft von dieser Technologie profitieren?
Klassische Computer kodieren Informationen in Bits (0/1) und wenden deterministische Logikgatter an. Quantencomputer kodieren Informationen in den Quantenzuständen von Quantenbits, auch bekannt als „Qubits“, und entwickeln diese Zustände mit Gatteroperationen in Form von unitären Matrizen weiter. Einfacher ausgedrückt: Sie bieten eine neue Möglichkeit, Informationen darzustellen und können komplexere Operationen mit diesen Informationen durchführen.
Diese neuen Methoden werden durch Quantenphänomene wie Superposition und Verschränkung ermöglicht. Durch Superposition können wir mehr Informationen in Qubits kodieren als in klassischen Bits, während Verschränkung es Qubits ermöglicht, auf eine Weise zu kommunizieren, die für klassische Computer physikalisch unmöglich ist. Die Kombination dieser Ansätze erlaubt die Entwicklung einer vollkommen neuen Klasse von Algorithmen, deren Ausführung auf klassischer Hardware nicht sinnvoll möglich ist. Einige dieser Algorithmen können komplexe Probleme exponentiell schneller lösen als die besten klassischen Alternativen und bieten das Potenzial, Beschleunigungen zu erreichen, die reale Probleme lösen und neue Erkenntnisse generieren, die mit klassischen Methoden allein nicht erreicht werden könnten.
Das Universum funktioniert nach den Gesetzen der Quantenmechanik. Das Gleiche gilt für Quantencomputer. Daher ist es nur logisch, dass sie oft die beste Methode zur Lösung bestimmter Probleme sind.
IBM ist davon überzeugt, dass die Zukunft des Computing im quantenzentrierten Supercomputing (QCSC) liegt. Bei QCSC betrachten wir CPUs, GPUs und Quantenprozessoren (QPUs) als unterschiedliche Ressourcen, die zusammenarbeiten, um ein Problem zu lösen. Quantenbeschleunigung treibt die schwierigsten Unterprogramme voran; klassische Ressourcen führen die Aufgaben aus, für die sie bereits gut geeignet sind und helfen gleichzeitig bei der Orchestrierung und Optimierung in großem Maßstab. GPUs können Tensorberechnungen durchführen oder einige der Rechenaufgaben von der QPU übernehmen und dabei helfen, Fehler zu korrigieren, die bei Quantenberechnungen auftreten können.
Quantencomputing bietet transformatives Potenzial. In Bezug auf Hardware, Software und Algorithmen zeichnet sich derzeit eine besonders dynamische Entwicklung ab. Führungskräfte sollten sich daher mit den entsprechenden Entwicklungen auseinandersetzen und lernen, Substanz von einem Hype zu unterscheiden
Scott Crowder, Vice President, IBM Quantum Adoption and Business Development
In den letzten zehn Jahren hat die Community beeindruckende Fortschritte beim Aufbau schneller, präziser und modularer Systeme erzielt, die in der Lage sind, Quantenzustände mit hoher Genauigkeit zu initialisieren, weiterzuentwickeln und zu messen – Hardware, die gut genug für den praktischen Einsatz in der Industrie ist.
Die neueste Generation von IBM-Quantencomputern erreicht Geschwindigkeiten, Konnektivität zwischen Qubits und Fehlerraten, die niedrig genug sind, um den Quantenvorteil realisierbar zu machen. Deshalb erwarten wir dafür noch in diesem Jahr die ersten Erfolge.
Mithilfe fortschrittlicher Kopplungen, die Quantenchips miteinander verbinden können, planen wir, bis Ende 2028 mehr als 1.000 physikalische Qubits zu verbinden, die 15.000 Gates (Schritte in einer Quantenberechnung) ausführen können. Wir gehen davon aus, dass wir dies mit performanten Fehlerkorrekturcodes noch weiter vorantreiben und bis Ende 2029 rund 100 Millionen Gates auf 200 logischen Qubits erreichen werden. Diese Größenordnung wird neue Grenzen für die Quantenberechnung eröffnen.
Ein schnelles, umfangreiches Software Development Kit (SDK) ist unerlässlich, damit Software nicht zum Engpass in hybriden Workflows wird. Qiskit, das beliebteste Open-Source-Quanten-SDK, legt Wert auf Geschwindigkeit und Qualität der transpilierten Schaltkreise. Dies ist entscheidend, wenn klassische- und Quantenressourcen zusammenarbeiten. In Kombination mit der IBM Quantum Platform haben Benutzer Zugriff auf von der Community entwickelte Funktionen, die ihre Workloads beschleunigen und die Integration mit wichtigen Tools für High Performance Computing wie Prefect und Slurm ermöglichen.
Langfristig streben wir skalierbares, fehlertolerantes Quantencomputing an, bei dem viele physikalische Qubits zusammenarbeiten, um Fehler schneller zu erkennen und zu korrigieren, als sie auftreten. IBM hat kürzlich neue Ansätze zur Quantenfehlerkorrektur entwickelt, die deutlich praktikabler als bisher verwendete Methoden sind. Zudem wurde die erforderliche Decoderleistung in realer Hardware demonstriert. Dank dieser Fortschritte sind wir zuversichtlich, noch vor Ende dieses Jahrzehnts einen groß angelegten, fehlertoleranten Quantencomputer zu bauen.
Wir sind zuversichtlich, dass sich Quantenvorteile zeigen lassen werden, bevor fehlertolerante Quantencomputer auf den Markt kommen. Um dieses Ziel zu erreichen, verfolgen wir drei Strategien: Reduzierung von Fehlern während des Betriebs, Erkennung und automatischer Abbruch fehlerhafter Läufe sowie Anpassungen von Operationen an den Ergebnissen, um Rauschfehler zu beseitigen. Durch den Einsatz dieser Techniken zur Fehlerminderung in Kombination mit optimierten Hardware-, Software- und quantenorientierten Supercomputing-Workflows sind bereits heute wissenschaftlich nutzbare Quantenberechnungen möglich.
Wir nähern uns rasch dem „Quantenvorteil” und somit „der Ausführung einer Informationsverarbeitungsaufgabe auf Quantenhardware”, bei der zum Einen die Richtigkeit des Ergebnisses streng validiert werden kann und zum Anderen eine Quantentrennung vorliegt, die im Vergleich zur klassischen Berechnung allein eine überlegene Effizienz, Kosteneffizienz oder Genauigkeit bietet
Der Quantenvorteil ist sowohl eine technische Herausforderung als auch eine Geschäftsmöglichkeit. Einerseits nähern sich Wissenschaftler dem Quantenvorteil mit einem Bottom-up-Ansatz – sie beweisen rigoros bestimmte Quantenroutinen, die klassische Techniken übertreffen können, in der Hoffnung, dass einige dieser Routinen einen geschäftlichen Mehrwert bieten. Andererseits ordnen Unternehmen, von Fortune-500-Unternehmen bis hin zu Startups, ihre Probleme bestehenden Quantenalgorithmen zu, um heuristische Beschleunigungen zu erzielen.
Wir leben in einer Ära der Algorithmenentdeckung. Heute gibt es Quantenalgorithmen, die vielversprechende Lösungen für Differentialgleichungen, bestimmte Arten von Simulationen, die Optimierung bestimmter Arten von Datensätzen und die Durchführung von Machine-Learning-Aufgaben für bestimmte Arten von Datenstrukturen bieten. Ob diese Algorithmen für ein Unternehmen von Nutzen sind, muss noch weiter untersucht werden. Wir gehen davon aus, dass auch neue Algorithmen entstehen werden.
Daher sollten Unternehmen nach Bereichen suchen, in denen Quantencomputing Vorteile bieten könnte, indem sie schwierige Probleme identifizieren, die ihre Computer heute nur schwer lösen können. Anschließend sollten sie einen Fahrplan für die Erforschung von Quantencomputern zur Lösung dieses Problems entwickeln. Dieser Prozess sollte möglichst frühzeitig eingeleitet werden, damit ein Unternehmen genügend Zeit hat, diese Schritte zu durchlaufen.
Der Fortschritt im Bereich Quantencomputing ist eine Teamleistung. Um den Quantenvorteil zu realisieren und überprüfbar zu machen, sollte die Community offene Plattformen und Softwaretools nutzen, die es jedem ermöglichen, Benchmarks auszutauschen, gemeinsam zu lernen und sich schnell weiterzuentwickeln. Wir brauchen auch starke Kooperationsnetzwerke, in denen Partner die Ergebnisse der anderen validieren, gemeinsam Standards entwickeln und sich darauf einigen können, was „verifiziert” wirklich bedeutet, damit Behauptungen über den Quantenvorteil glaubwürdig und vergleichbar sind. Forscher bei IBM, Algorithmiq, dem Flatiron Institute, BlueQubit und anderen entwickeln dafür einen Tracker, in dem Forscher vielversprechende Kandidaten für den Quantenvorteil veröffentlichen können, damit die Branche ihre Vorteile gemeinsam validieren kann.
Ebenso wichtig ist die nahtlose Integration in bestehende Hochleistungsrechner- und Cloud-Systeme, damit Unternehmen mit Quantencomputern innerhalb der bereits verwendeten Tools und Sicherheitsframeworks experimentieren können. IBM Quantum Platform und Qiskit konzentrieren sich darauf, die für diese Integration erforderlichen Tools bereitzustellen.
Und schließlich brauchen wir robuste Talentpipelines und einen breiten Zugang zu Bildung – von Unterrichtsmodulen über Online-Kurse bis hin zu praktischen Herausforderungen –, damit wir über Arbeitskräfte verfügen, die das Potenzial der Quantencomputer in reale Ergebnisse umsetzen können. Laut dem IBM-Bericht gaben 61 % aller für den IBM Quantum Readiness Index 2025 befragten Unternehmen an, dass sie mit unzureichenden Quantenkompetenzen zu kämpfen haben.
IBM ist seit Beginn an im Bereich Quantencomputing tätig – von der Mitausrichtung der Konferenz 1981, auf der Richard Feynman einen Quantensimulator der Natur vorschlug, über die Einführung des ersten cloudbasierten Quantencomputers im Jahr 2016 bis hin zum Betrieb der weltweit größten und leistungsstärksten Rechenpower, die derzeit verfügbar ist. Die Strategie von IBM konzentriert sich auf nützliches Quantencomputing mit einer klaren Perspektive vom kurzfristigen Quantenvorteil bis hin zum fehlertoleranten Quantencomputing vor Ende des Jahrzehnts. Derzeit bieten wir Cloud-Systeme mit mehr als 100 Qubits an, die mehr als 5.000 Zwei-Qubit-Gates ausführen können, und diese Angebote werden jedes Jahr erweitert.
Wir konzentrieren uns ebenso stark auf den Aufbau der Quanten-Community. Wir haben ein Netzwerk aus Hunderten von Institutionen (und Hunderttausenden von Nutzern) aufgebaut, die sich mit IBM-Quantentechnologie und mit Quantencomputing beschäftigen. Außerdem bieten wir solide Online-Lernprogramme an, um sowohl Anfängern als auch Routiniers dabei zu helfen, ihre Fähigkeiten zu erweitern.
Und schließlich gehen wir öffentlich nachprüfbare Verpflichtungen ein und halten uns daran. Seit 2020 verfolgen wir unsere Pläne zur Weiterentwicklung des Quantencomputings mit einer öffentlichen Roadmap und haken Meilensteine ab, sobald wir sie erreicht haben. Unsere detaillierten Pläne sind für jedermann einsehbar, und wir erwarten, dass wir vom Ökosystem zur Einhaltung dieser Commitments verpflichtet werden.
Unternehmen sollten sich praktische Ziele setzen: Pilotprojekte mit klarer Validierung durchführen, in Menschen investieren und sich mit der Community verbinden, die beweist (und verbessert), was Quantencomputer leisten können.
Lassen Sie uns gemeinsam die Zukunft des Quantencomputings gestalten.
