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Quantencomputing: Potenzielle geschäftliche Use Cases

Erfahren Sie mehr darüber, wie Quantencomputing komplexe geschäftliche Herausforderungen löst und die Branche Qubit für Qubit revolutioniert

28. Juni 2024Maximilian Walz

Der Quantensprung

Stellen Sie sich einen Computer vor, der so leistungsfähig ist, dass er den schwierigsten Code in wenigen Minuten knacken kann, indem er alle Möglichkeiten gleichzeitig untersucht, vergleichbar mit einer Maschine, die alle Türen in einem Haus gleichzeitig prüfen könnte, um festzustellen, zu welcher der Schlüssel, den Sie im Flur gefunden haben, passt. Dieser Supercomputer könnte die Medizin revolutionieren und neue Materialien entdecken. Das ist keine Fiktion – das ist Quantencomputing, eine bahnbrechende Technologie, die sich gerade entwickelt.

Das Quantencomputing bietet unbegrenzte Möglichkeiten!

Im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Computer, der Bits zwischen 0 und 1 hin- und herschiebt, nutzen Quantencomputer die eigentümlichen Gesetze der Quantenmechanik. Was ist der Schlüssel? Qubits! Diese können gleichzeitig 0 und 1 sein (auch als Superposition  genannt). Dadurch können diese Computer Lösungen anders als klassische Computer berechnen und Probleme auf eine Weise lösen, für die klassische Computer Jahrhunderte brauchen würden.

In den 1980er Jahren war Richard Feynman, ein visionärer Physiker, federführend bei der Erschließung des Potenzials von Quantencomputern. Seitdem hat sich das Streben um den Einsatz der Quantentheorie in realen Maschinen intensiviert. Auch wenn noch erhebliche Hindernisse zu überwinden sind, ist die Quanteninformatik keine reine Wunschvorstellung mehr. Die Verwirklichung von Quantencomputern im großen Maßstab ist noch nicht abgeschlossen, doch ihr Potenzial, verschiedene Bereiche der Wissenschaft zu verändern, ist unbestreitbar.

Die Quantentechnologie begründet ein völlig neues Rechenparadigma, mit dem komplexe Probleme gelöst werden können, die die Fähigkeiten heutiger Computer übersteigen. Quantencomputing wird aufgrund seines großen Versprechens und seiner Dynamik als ein zentraler Trend hervorgehoben. In diesem Blog tauchen wir tiefer in die außergewöhnliche Welt des Quantencomputings ein.

Warum die Quanteninformatik an Bedeutung gewinnt: Mögliche Anwendungsfälle

Das Streben nach der Vorherrschaft im Quantencomputing ist in vollem Gange und verschlingt erhebliche Summen. Regierungen, Tech-Giganten und Risikokapitalgeber investieren aktiv und beschleunigen die Entwicklung dieser revolutionären Technologie. Aber es ist kein Unterfangen Einzelner. Im Rahmen dieser gemeinsamen Bemühungen entstehen immer mehr Kooperationen und Partnerschaften zwischen Technologieunternehmen, Forschungseinrichtungen und sogar Konkurrenten. Es ist eine gemeinsame Vision, die selbst Konkurrenten dazu bringt, ihre Kräfte zu bündeln, um Quantenmaschinen zu bauen.

Die technologischen Fortschritte sind einfach bemerkenswert. Die Forscher gehen ständig an die Grenzen und entwickeln neue Qubit-Architekturen und Fehlerkorrekturverfahren. Es ist wie ein Kind, das kleine Schritte macht und dann plötzlich über den Flur sprintet. Dieser Fortschritt ist so bemerkenswert wie unvorhersehbar. Die Quanteninformatik hat ein immenses Potenzial, viele Bereiche der Wissenschaft und der Technologie zu verändern. Hier sind einige Schlüsselbereiche, in denen ihre Anwendung besonders vielversprechend ist:

  1. Bedrohung der Sicherheit: Skalierbare Quantencomputer können den Shor-Algorithmus nutzen, um aktuelle Verschlüsselungsstandards effizient zu knacken. Dieses Problem ist von erheblicher geopolitischer Bedeutung und einer der Gründe für das starke Interesse an dieser Technologie.
  2. Energieeffizienz: Quantencomputer können aufgrund ihrer einzigartigen Architektur bestimmte Probleme möglicherweise mit geringerem Energieaufwand („Energy-to-Solution“) lösen als klassische Computer, woraus sich erhebliche Energieeinsparungen ergeben könnten.
  3. Rechen-Kraftpaket: Quantenalgorithmen ermöglichen neue Ansätze für rechnerisch schwer lösbare Probleme. Dies hat das Potenzial, die Grenzen der klassischen Datenverarbeitung zu überwinden und Fortschritte in drei Schlüsselbereichen zu erzielen:
    • Chemische Simulation: Die derzeitigen Methoden zur Simulation komplexer Quantensysteme mit klassischen Computern sind begrenzt. Quantenalgorithmen bieten das Potenzial, Simulationen erheblich zu verbessern und den Fortschritt in der Arzneimittelforschung und in anderen Bereichen zu beschleunigen.
    • Verbesserung der KI: Derzeit wird an der Kombination von Quantentechnologie und klassischem maschinellem Lernen in hybriden Modellen geforscht, um die Trainingsmethoden, die Klassifizierungsgenauigkeit und die Gesamtleistung der Modelle zu verbessern.
    • Effizienteres Lösen von Optimierungsproblemen: Mit bestimmten Quanten-Paradigmen lassen sich möglicherweise komplexe Optimierungsprobleme, die oft mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen verglichen werden, weitaus effizienter lösen. Dies könnte erhebliche Auswirkungen auf die Optimierung in verschiedenen Branchen haben.

Ein wesentlicher Punkt ist, dass die Quantentechnologie zwar vielversprechend ist, sich aber noch in einem frühen Stadium befindet. Der Bau von großen, fehlertoleranten Quantencomputern ist eine Herausforderung. Aber die Forschung schreitet zügig voran, und das Quantencomputing hat das Potenzial, hier in Zukunft bedeutende Fortschritte zu erzielen.

Quantencomputing: Wo wir heute stehen

Machen wir uns klar, wo wir beim Bau einer Traum-Quantenmaschine stehen.

Quanten-Hardware: im Aufbau

Stellen Sie sich vor, Sie bauen einen völlig neuartigen Computer, der die seltsamen Regeln der Quantenwelt nutzt. Das ist der aktuelle Stand der Quanten-Hardware. Die Forscher sind noch dabei, den besten Weg zum Bau dieser Maschinen zu finden, wobei verschiedene Ansätze wie Ionenfallen und supraleitende Qubits erforscht werden. Sie sind zwar noch nicht so weit, dass sie unsere Laptops ersetzen können, aber es gibt beeindruckende Fortschritte bei der Entwicklung kleiner Quantencomputer.

Quanten-Software: in der Frühphase

Wie jeder Computer Programme benötigt, um zu funktionieren, so brauchen auch Quantencomputer spezielle Software. Dieses „Quanten-Software-Ökosystem“ befindet sich noch in der Anfangsphase. Die Entwickler erstellen neue Tools und Sprachen, die speziell für diese einzigartigen Maschinen konzipiert sind. Es ist, als würde man eine völlig neue Art der Kommunikation mit einem Computer erlernen, die es jedoch erlaubt, ein unglaubliches Leistungspotenzial zu nutzen.

Politik und Regulierung: in Arbeit

Die Quanteninformatik wird ein mächtiges Werkzeug sein, aber mit großer Macht kommt auch große Verantwortung. Um die Zukunft dieser Technologie zu gestalten, bedarf es daher politischer Vorgaben und Regulierungen. Insbesondere gilt dies für die Bereiche:

  • Sicherheit: Quantencomputer könnten möglicherweise die Verschlüsselungscodes knacken, die unsere Online-Informationen und Finanztransaktionen schützen. Regierungen und Technologieunternehmen arbeiten gemeinsam an der Entwicklung neuer, quantenresistenter Verschlüsselungsstandards, um der Entwicklung einen Schritt voraus zu sein.
  • Konkurrenz: Der Wettlauf um die Quanten-Vorherrschaft spitzt sich zu, und sowohl Länder als auch Unternehmen wetteifern um die Vorherrschaft. Es zeichnen sich drei große Blöcke ab: USA und Nordamerika, Europa, sowie China. Die politischen Entscheidungsträger bemühen sich, ein gleiches Umfeld zu schaffen, das Innovation fördern und gleichzeitig Monopole und geopolitische Aktivitäten verhindern soll.
  • Ethische Überlegung: Das Quantencomputing könnte tiefgreifende Auswirkungen auf Bereiche wie künstliche Intelligenz und Biotechnologie haben. Zurzeit werden Vorschriften erarbeitet, die eine verantwortungsvolle Entwicklung gewährleisten und Missbrauch, z. B. zur Entwicklung von biologischen Waffen, verhindern sollen.
  • Standardisierung: Wenn die Technologie ausgereift ist, wird die Festlegung einheitlicher Standards für Hardware und Software für die Zusammenarbeit und die Interoperabilität verschiedener Quantensystemen von entscheidender Bedeutung sein. Dies wird es Forschern und Unternehmen ermöglichen, Wissen zu teilen und effizienter Applikationen zu entwickeln.

Ein solider politischer Rahmen für das Quantencomputing erfordert die Schaffung eines dynamischen Forschungsumfelds mit soliden Schutzmechanismen gegen aufkommende Sicherheits- und ethische Probleme. Dies erfordert einen ständigen Dialog zwischen politischen Entscheidungsträgern, Branchengrößen und herausragenden Ethikern, um sicherzustellen, dass diese im Entstehen begriffene Technologie zum Nutzen der gesamten Gesellschaft eingesetzt wird.

Mit T-Systems die Brücke zur Quantenwelt schlagen

Ein starkes Ökosystem ist für die Entwicklung von Quantencomputing entscheidend. Dieses Ökosystem umfasst Hardware- und Softwareentwickler sowie Forscher und Nutzer. Durch die Senkung der Einstiegshürde werden mehr Menschen in der Lage sein, am Ökosystem des Quantencomputings teilzunehmen, dadurch die Entwicklung dieser Technologie zu beschleunigen und deren volles Potenzial schnell zu nutzen.

Während die Nutzung des unbestreitbaren Potenzials von Quantencomputing durch die inhärente Komplexität dieser Technologie behindert wird, erleichtert unsere benutzerorientierte Multi-Cloud-Plattform den Zugang, indem sie die Einstiegshürde senkt. Wir bieten Ende-zu-Ende-Lösungen, die über die reine Technologie hinausgehen, mit Vorteilen wie:

  • Schneller Einstieg: Lassen Sie sich vom Quantencomputing nicht einschüchtern. Unsere Experten werden Sie bei jedem Schritt begleiten und mit dem Unbekannten vertraut machen.
  • Einfach zu benutzen: Vergessen Sie komplexe Plattformen. Unsere Plattform ist benutzerfreundlich und erleichtert den Zugang und die Ausführung des Programms. Sie müssen sich nicht erst mit der Technik herumschlagen und haben mehr Zeit für Ihre eigentliche Tätigkeit.
  • Reale Probleme lösen: Schließen Sie die Lücke zwischen dem Potenzial von Quantencomputern und den Anforderungen Ihrer Branche. Unser Team überträgt Ihre klassischen Probleme in ein Quantenformat und verwandelt Möglichkeiten in Lösungen.
  • Zuverlässige Ergebnisse: Konzentrieren Sie sich auf Ihr Problem, nicht auf technische Pannen. Unsere Plattform gewährleistet zuverlässige Berechnungen. Sie können auf Ihre neuen Ergebnisse vertrauen.
  • Zusammenarbeit: Arbeiten Sie nahtlos an bahnbrechenden Entdeckungen mit. Tauschen Sie Ideen aus, entwickeln Sie Programme und revolutionieren Sie gemeinsam Ihr Geschäftsfeld.

Mit unserem ganzheitlichen Cloud-Native-Ansatz unterstützen wir die Entwicklung und Modernisierung von Geschäftsabläufen und sorgen für einen reibungslosen Übergang zur Quantentechnologie sowie für die Maximierung ihres Nutzens. Unser Expertenteam fungiert als Ihr Übersetzer, der komplexe Lösungen in umsetzbare Schritte zerlegt. Gemeinsam schließen wir die Lücke zwischen Theorie und Anwendung und machen die Quantenzukunft für Ihr Unternehmen wahr.

Unsere Mission: Senkung der Hindernisse für den Einstieg in die Quantencomputing und Stärkung des Ökosystems!

Zur Person
Maximilian Walz, Senior Product Owner – Quantencomputing

Maximilian Walz

Senior Product Owner – Quantencomputing , T-Systems CTO Office

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