AD Little on Quantum: 4 Mythen und 5 Möglichkeiten für den Einstieg – High-Performance-Computing-Nachrichtenanalyse

Neuauflage von Plato

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Quantensysteme werden möglicherweise exponentiell leistungsfähiger sein als andere Formen der Datenverarbeitung. Das ist natürlich eine gute Sache, aber es stimmt auch, dass Quantentechnologien verhältnismäßig komplizierter sind als andere Technologien, was das Lesen und Sprechen darüber um Größenordnungen erschwert.

Deshalb sorgt ein neues Papier der Unternehmensberatung Arthur D. Little für frischen Wind. „Mythen, Anwendungen und Auswirkungen des Quantencomputings” schafft den tollen Trick, auf verständliche Weise über QC zu schreiben. Dies liegt zum Teil daran, dass sich die vier Autoren* des Papiers nicht auf die vergebliche Aufgabe einlassen, Quantenphänomene, Dinge wie Superposition und Annealer, zu erklären. Wenn sie andererseits versuchen, einen Begriff zu definieren, gelingt ihnen das gut – siehe unten ihre prägnante, aus vier Wörtern bestehende Erklärung der Verschränkung.

Der Artikel befasst sich mit weit verbreiteten Quantenwahrnehmungen und Missverständnissen. Zu den Schlussfolgerungen der ADL-Analysten gehört: Quantencomputing wird früher erfolgen, als wir vielleicht denken, und in einigen Formen (Emulatoren) findet Quantencomputer jetzt statt. Daher sollten Entscheidungsträger jetzt damit beginnen, den Grundstein für Quantentechnologie zu legen.

„Unternehmen haben nur begrenzte Zeit, sich auf diese Revolution vorzubereiten, da die Lernkurve steil und herausfordernd ist“, behaupten die Autoren. „Quantennative Unternehmen werden gegenüber anderen große Vorteile genießen und vielleicht sogar ganze Branchen verändern.“

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Bildnachweis: AD Little

Nachfolgend finden Sie Highlights aus dem Papier. Beginnen wir mit der QC-Definition von ADL:

Quantenphysikalische Phänomene ermöglichen Rechenleistungen, die weit über die herkömmlicher Computer hinausgehen. Am wichtigsten ist, dass Quantencomputer nicht auf Bits basieren, die nur den Wert 0 oder 1 haben können, sondern auf Qubits, die auch in einem Zustand der „Überlagerung“ existieren können, und der Wert ihrer Ausgabe ist eher probabilistisch als deterministisch . Zusammen mit dem Phänomen der „Verschränkung“, das Qubits effektiv miteinander verknüpft, wächst die Rechenleistung mit jedem zusätzlichen Qubit exponentiell. QC verfügt daher über die theoretische Fähigkeit, sogenannte unlösbare Probleme mit exponentiell zunehmender Komplexität zu lösen.

Dann bieten sie diese warnende Botschaft an:

Um die Vorteile der Qualitätskontrolle nutzen zu können, müssen Unternehmen jedoch den Hype durchschauen, mehrere gängige Mythen überwinden und sich vorstellen, wie die Qualitätskontrolle am besten in ihr Unternehmen passen kann.

Der erste der vier Quantenmythen der Autoren: Quantum wird erst in vielen Jahren eintreffen

„Die jüngste Beschleunigung in der Quantenforschung deutet auf große Schritte hin zu stabilen und fehlerreduzierten Quantencomputern hin, … Systeme, die bei Raumtemperatur betrieben werden können, sind bereits für etwa 2028 geplant. … Es gibt bereits QC-Geräte, die für Benutzer zugänglich sind, wie Quanten-Annealer und … Quantenemulatoren (konventionelle Supercomputer, die QC-Geräte emulieren). Viele Organisationen haben diese bereits genutzt, um kleine experimentelle Systeme als Proof of Concept zu erstellen …“

Ein weiterer Mythos: QC ist nur für hochmoderne Anwendungen gedacht

„Es besteht hartnäckig die Überzeugung, dass die von Quantencomputern versprochene Rechenleistung nur in hochspezialisierten Anwendungen wie der Proteinfaltung oder der Kryptographie zum Einsatz kommen wird. Tatsächlich gibt es QC-Anwendungen in fast jeder Branche und jedem Geschäftsbereich. Zum Beispiel (Unterstützung) bei alltäglicheren Problemen, die derzeit durch die Komplexität der Berechnungen behindert werden.“

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Ein dritter Mythos: QC existiert noch nicht, daher kann ich nicht beginnen

„Es kann wertvolle Arbeit geleistet werden, um quanteninspirierte (für die Quantenwelt optimierte) Algorithmen zu erstellen und zu testen, die auf diesen Geräten oder auf herkömmlicher CPU/GPU-Hardware ausgeführt werden können“, sagen die Autoren. „Organisationen können bereits viel tun, um relevante QC-Anwendungen für ihr Unternehmen zu identifizieren und zu erkunden, den Zugang zu QC-Kapazitäten auszuhandeln, mit dem QC-Ökosystem zusammenzuarbeiten, Fähigkeiten zu entwickeln, Geschäftsabteilungen zu schulen …“

Der vierte Mythos: Qualitätskontrolle ist teuer

„Kurzfristig werden frühe Quantencomputer cloudbasierte Systeme sein, auf die Kunden bei Bedarf zugreifen können, sodass sie nicht in eigene Maschinen und Infrastruktur investieren müssen. Unternehmen wie IBM und D-Wave bieten bereits Lizenzen für den Zugriff auf Quantenhardware an. Quantencomputer können letztlich auch Betriebskostenvorteile gegenüber herkömmlichen Computern bieten, da sie theoretisch mehr Rechenleistung pro Energieeinheit bieten.“

Ein Großteil des restlichen Artikels geht auf die vier Mythenthemen ein und erörtert erwartete, wirkungsvolle Quantenanwendungen, die zu erwartenden Leistungsverbesserungen von Quanten gegenüber klassischem Supercomputing und die ersten Quanten-Workloads, die möglicherweise online gehen. Es bietet außerdem eine fünfstufige Strategie zur Vorbereitung auf die Qualitätskontrolle.

* Die Autoren von Arthur D. Little: Sabina Jeschke, Lucas Könnecke, Dr. Fabian Dömer, Thomas Thiele.