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Quantencomputer Wie QMware Unternehmen in das Zeitalter der Quantencomputer führen will

Das Joint Venture will die Einstiegshürden für die Nutzung von Quantentechnologie in Unternehmen senken. Sein technologischer Ansatz ist vielversprechend, hat aber auch Nachteile.
09.10.2020 - 11:44 Uhr Kommentieren
Die Wunderrechner gelten als große Verheißung in der IT-Welt. Quantencomputer könnten in naher Zukunft Impfstoffe im Minutentakt erforschen oder den Verkehr einer Millionenmetropole innerhalb von Sekunden simulieren. Quelle: Reuters
Quantencomputer

Die Wunderrechner gelten als große Verheißung in der IT-Welt. Quantencomputer könnten in naher Zukunft Impfstoffe im Minutentakt erforschen oder den Verkehr einer Millionenmetropole innerhalb von Sekunden simulieren.

(Foto: Reuters)

Düsseldorf Neuigkeiten zu Quantencomputern kommen in der Regel aus den USA. Google, IBM und Microsoft dominieren die Entwicklung. Europäische Unternehmen spielen trotz exzellenter Quantenforschung an den Hochschulen kaum eine Rolle. Das will das österreichisch-schweizerische Joint Venture QMware ändern. Gemeinsam steigen das Start-up Terra Quantum und das Unternehmen Novarion ins Rennen um die Wunderrechner ein.

Denn die Quantentechnologie gilt als große Verheißung der IT-Welt. Quantencomputer könnten in naher Zukunft Impfstoffe im Minutentakt erforschen oder den Verkehr einer Millionenmetropole innerhalb von Sekunden simulieren. In einer aktuellen Studie beziffert die Beratungsgesellschaft McKinsey das Umsatzpotenzial der Quantentechnologie allein in der Autoindustrie auf bis zu drei Milliarden Euro bis 2030.

QMwares Ambitionen klingen angesichts der Billionen Dollar schweren Konkurrenz aus den USA und ihren Jahren Vorsprung wie vermessene Start-up-Hybris euphorischer Gründer. Doch Terra-Quantum-Gründer Markus Pflitsch und Novarion-Chef George Gesek verfolgen einen technisch bisher wenig beachteten Ansatz, der durchaus das Potenzial hat, Quantentechnologie zeitnah kommerziell nutzbar zu machen. „Wir senken für die Unternehmen die Einstiegshürde“, sagte Pflitsch dem Handelsblatt. „Sie müssen keine eigenen Quantencomputer besitzen beziehungsweise keinen Zugang zu ihnen haben. Auch benötigen sie keine Quantencomputer-Experten.“

Das 100 Mitarbeiter starke Joint Venture verfolgt den Ansatz des „Hybrid Quantum Computing“ oder auch Quanten-maschinelles-Lernen genannt. Es ist eine Art Übergangstechnologie im Bereich der Quantencomputer. QMware muss dafür weder eigene Quantencomputer bauen noch die entsprechenden Cloud-Dienste von Google, IBM oder Microsoft nutzen. Stattdessen virtualisieren sie die Computer auf speziellen Hochleistungsrechnern.

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    Pflitsch arbeitete Mitte der 1990er-Jahre als Quantenphysiker für die Europäische Organisation für Kernforschung (Cern), machte dann einen Abstecher in die Wirtschaft und ist vor zwei Jahren mit Terra Quantum zum Gründer geworden. Gemeinsam mit Gesek, dessen Hochleistungsrechner unter anderem an der Wiener Börse im Einsatz sind, führt er Gespräche mit Kunden aus der Versicherungs-, der Finanz- und der Chemiebranche.

    Laut QMWare zeigen auch einige Dax-Konzerne Interesse an der Technologie. Das gilt auch für David R. Knower: Der Deutschland-Chef des Finanzinvestors Cerberus ist mit Privatkapital in unbekannter Höhe beim Joint Venture eingestiegen. Neben Knower zählen Lakestar und Investor Anders Indset zu den Geldgebern. Insgesamt konnte Terra Quantum bei Investoren zehn Millionen Euro einsammeln. Eine weitere Finanzierungsrunde ist in Vorbereitung.

    Bundesregierung an Terra Quantum interessiert

    Auch die Bundesregierung, die bis zu zwei Milliarden Euro in die Quantencomputerforschung investieren will, verfolgt die Entwicklung. „Es ist wichtig für die Bundesregierung, führender Standort für Quantencomputing zu werden. Das gilt insbesondere für die Ansiedlung von QC-Start-ups“, teilt Thomas Jarzombek, Beauftragter des Wirtschaftsministeriums für digitale Wirtschaft und Start-ups, dem Handelsblatt mit. „ Daher schauen wir uns auch mit Interesse Terra Quantum an.“

    Ganz einfach zu verfolgen ist die Entwicklung allerdings nicht, vor allem das Verständnis der technischen Funktionsweisen setzt einiges Wissen voraus. So arbeiten IBM, Google und Microsoft derzeit an sogenannten Quantengattern. Diese Rechner arbeiten mit „Qubits“. Im Gegensatz zu den Bits, auf denen klassische Computer beruhen und die entweder einen 0- oder einen 1-Zustand annehmen können, sind Qubits in der Lage, beide Zustände gleichzeitig anzunehmen. Das sorgt für einen Geschwindigkeitsvorteil bei Berechnungen.

    Das Problem: Qubits sind fragil. Die Quantencomputer-Prototypen funktionieren nur unter Bedingungen, die ähnlich sind wie im Weltall. Schon kleinste Erschütterungen lassen Qubits ihre besonderen Eigenschaften verlieren. Einwandfrei funktionierende Quantengatter gibt es daher nicht.

    Dann gibt es noch Unternehmen wie D-Wave. Das kanadische Start-up baut sogenannte Quanten-Annealer. Diese Rechner beruhen auf der Quantentechnologie, können aber nur sehr spezifische Optimierungsprobleme lösen. Volkswagen nutzt D-Wave-Rechner für die Optimierung von Verkehrsrouten.

    QMwares Brückentechnologie wiederum virtualisiert die Hardware von Quantengattern auf speziellen Hochleistungsrechnern. Der Vorteil: Sie sind nicht auf die teure Quantencomputer-Hardware angewiesen. Und: Die Fehlerquote der Hardware ist verschwindend gering, weil QMware nicht mit instabilen Qubits, sondern mit fehlerresistenten Bits arbeitet.

    Übergangstechnologie auf dem Weg zu Quantengattern

    Frank Wilhelm-Mauch, Direktor des Instituts für Quantum Computer Analytics des Forschungszentrums Jülich und einer der führenden Quantenforscher in Deutschland, sieht darin einen vielversprechenden Ansatz. Auch Microsoft und das französische IT-Unternehmen Atos entwickeln Quanten-maschinelles-Lernen.

    „Die Simulation ist eine Art Übergangstechnologie auf dem Weg zu Quantengattern, an denen Konzerne wie IBM oder Google arbeiten“, sagt Wilhelm-Mauch dem Handelsblatt. Mit virtuellen Qubits sei eine Quantenüberlegenheit, die ausdrückt, dass ein Quantencomputer eine Aufgabe erledigen kann, an der klassische Computer scheitern, zwar nicht möglich. „Bei sehr spezifischen Anwendungsfällen kann aber eine Beschleunigung erreicht werden.“

    Novarion-Chef Gesek zufolge sind die virtuellen Quantenmaschinen von QMware zum Beispiel den Quanten-Annealern überlegen. „Bei Quanten-Simulationen oder Quanten-maschinellem-Lernen ist unsere Lösung um den Faktor 10.000 schneller.“ Auch gegenüber konventionellen Hochleistungscomputern gäbe es Geschwindigkeitsvorteile. „Die Cloud-Lösungen von IBM oder Amazon bieten zwar die Möglichkeit, Quantenanwendungen zu testen“, erklärt Gesek. „Wir hingegen bringen hybrides Quantum-Computing in den Produktionsprozess von Unternehmen ein.“

    Wilhelm-Mauch sieht allerdings auch Nachteile. Im Vergleich zu Quantengattern seien simulierte Quantencomputer hinsichtlich der Effizienz im Nachteil. „Fraglich ist auch, wie sich die Rechenzeit solcher virtuellen Quantencomputer verlängert, wenn die zu lösenden Probleme komplexer werden“, erklärt der Experte. „Bei Computern mit klassischer Hardware steigt die Rechenzeit bei harten Problemen exponentiell.“

    Geht es nach der Vorstellung der beiden Gründer, sollen die ersten Kunden bereits im ersten Quartal 2021 quantenbasierte Anwendungen von QMware nutzen können. „Die möglichen Anwendungsgebiete werden von Terra Quantum in Algorithmen abgebildet und anschließend auf den virtuellen Quantenrechnern von Novarion in einer eigenen, Gaia-X-konformen Quantum-Cloud-Lösung produktiv berechnet“, sagt Pflitsch auch in Hinblick auf das europäische Cloud-Projekt.

    Alle Rechte an den entwickelten Algorithmen verbleiben demnach beim Kunden, was vor allem für Unternehmen aus Europa von Interesse sein dürfte. QMware nimmt daher auch in einem ersten Schritt die DACH-Region in Angriff.

    Mehr: Amazons Cloud-Service Braket verspricht schnellen Zugang zu Quantencomputern. Größter Kunde ist derzeit Volkswagen.

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