Wird der Quantencomputer Künstlicher Intelligenz zum Durchbruch verhelfen?

Bild: Datenbaum Wächst über Datenträgern, Symbolisiert Künstliche Intelligenz.

Supercomputer wie Watson zeigen bereits, was hohe Rechenleistungen alles ermöglichen. Doch gegen die neuste Revolution in der Computerwelt sehen unsere Laptops und auch die Watsons dieser Welt alt aus: Quantencomputer. Wir zeigen Ihnen heute, was es mit diesen leistungsstarken Computern auf sich hat und welches Unternehmen in der Entwicklung die Nase vorn hat.

Qubit anstatt Bits: Die Zukunft der Computer

Der Quantencomputer vereint die Informatik mit der Quantenphysik. Anstatt der üblichen Rechen- und Speichereinheit Bit basiert der Quantencomputer auf sogenannten Qubits. Diese sind nicht – wie der Bit – an die Position Eins und Null gebunden, sondern können beide Zustände annehmen. Und das sogar gleichzeitig! Es ist, als hätte Ihr Eis eine Sahnehaube, aber gleichzeitig eben auch keine.

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Big Bang Theory Fans kennen dieses Phänomen sehr gut unter dem Begriff Schrödingers Katze.

Dieser Zustand wird Superposition genannt und kann momentan nur für wenige (Milli)Sekunden aufrechterhalten werden. Denn die Qubits sind sehr empfindlich und müssen nicht nur stark gekühlt werden, sie reagieren auch sensibel auf Vibration und Strahlung. Der Zwischenzustand dieser Superposition herrscht zudem nur so lange, bis die Messung der Qubits stattfindet. Denn bei der Messung müssen Qubits wieder den Zustand Eins oder Null annehmen.

Die Quantenverschränkung als Rechenleistungs-Turbo

TurboEin Qubit alleine macht jedoch noch keinen Quantencomputer aus, der einen Supercomputer übertrumpft. Doch wenn er sich mit vielen weiteren zusammenschließt und sich zudem alle dieser Qubits in der Superposition befinden, wird diese Verbindung zum Wunderwerk. Denn die Qubits können auf eine sehr besondere Weise miteinander verbunden sein und bleiben auch über weite Strecken – bis hin zu 144 Kilometern – miteinander verschränkt.

Diese Verbindung nennt man Quantenverschränkung. In einem Quantencomputer sind demnach mehrere Qubits verschränkt und so kann der Rechner mehrere Rechenwege gleichzeitig und parallel nehmen, anstatt wie üblich linear vorzugehen.

Die Vorteile des Quantencomputers

Bestimmte Probleme oder Rechenaufgaben kann diese neue Art des Computers also viel schneller lösen, als es Watson, Einstein und Co. vermögen. Mögliche Einsatzgebiete könnten daher sein:

Datenverschlüsselung

Arzneientwicklung

Molekül-Berechnungen

Akkurate Wettervorhersage

Verkehrsregulierung, um Stau zu vermeiden

Simulation von Vorgängen auf Atom- und Molekülebene

Machine Learning und Künstliche Intelligenz 

Doch all diese Einsatzgebiete sind bislang nur theoretische Konzepte, denn die Quantenphysik selbst stellt noch ein großes Mysterium dar, sodass es auch noch keinen „wahren“ Quantencomputer in der Praxis gibt. Eine Quantenverschränkung von 20 Qubits wurde bereits erreicht, die magische Grenze, um Supercomputer zu übertreffen, würde jedoch bei etwa 50 Qubits liegen.

Das Wettrennen der Tech-Riesen

Dennoch arbeiten aufgrund der enormen Leistungssteigerung alle Tech-Giganten momentan an den Computern mit Quantentechnologie, angefangen bei Microsoft über Intel bis hin zu IBM und Google. Und auch Volkswagen beteiligt sich an dieser neuen Disziplin. Das Unternehmen erhofft sich dadurch, Verkehrsstaus zu vermeiden, denn eine Auswertung des Verkehrsaufkommens wäre durch Quantencomputer in Echtzeit möglich. Wagen könnten auf unterschiedliche Straßen umgeleitet werden, sodass Stockungen erst gar nicht entstehen. Auch im Bereich Akku und KI-Systeme erhofft sich VW einen großen Sprung nach vorne – und kooperiert aus diesem Grund mit Google. Nicht überraschend, da Hartmut Neven, Leiter des Google-Quantencomputer-Projekts, ankündigte, in diesem Jahr einen Quantencomputer mit 49 Qubits zu realisieren.

Watson-Schaffer IBM bietet seit 2016 sogar drei Quantencomputer via Cloud an, um das Potenzial der neuen Technologie zu ergründen. 65.000 Nutzer aus verschiedenen Branchen und Bereichen haben diesen freien Zugang schon genutzt.

Und auch in China bleibt man nicht untätig. Der erste Quanten-Satellit wurde bereits 2016 ins Weltall geschossen und soll abhörsichere Kommunikation ermöglichen.

Diese beiden Videos erklären Quantencomputer anschaulich

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Das Sprungbrett für Künstliche Intelligenz?

Wer das Rennen um den Quantencomputer gewinnt, steht also zurzeit noch nicht fest. Zudem ist noch nicht klar, ob sich der Quantencomputer durchsetzen wird und unseren jetzigen Arbeitscomputer verdrängt. Viele Wissenschaftler sind eher der Meinung, dass der leistungsstarke Computer nur für spezielle Aufgaben genutzt werden wird. Vor allem, da die jetzigen Algorithmen nicht eins-zu-eins auf den Quantencomputer übertragen werden können und eine komplett neue Programmierung vorgenommen werden müsste.

Doch auch schon bei der letzten Computer-Revolution hatte man Zweifel an der Alltagstauglichkeit der Rechner. Fest steht jedoch, dass Quantencomputer die Rechenleistung von Supercomputern um das Millionenfache übertreffen können. Davon profitieren auch Machine-Learning-Algorithmen und Künstliche Intelligenzen. Wird KI also durch den Quantencomputer den Durchbruch schaffen? Um eine Antwort auf diese Frage zu erhalten, müssen wir wohl noch fünf bis zwanzig Jahre warten. Denn so lange dauert es laut Experten noch, bis vollfunktionale Quantencomputer auf den Markt kommen.

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Marina Vogt

Bei Management Circle bin ich für die Digitalisierungs- und Immobilien-Themen sowie die Assistenz-Veranstaltungen zuständig. In den drei Blogs informiere ich Sie über neue Entwicklungen in diesen Bereichen. Vor meiner Tätigkeit bei Management Circle habe ich Germanistik in Frankfurt und Paderborn studiert. Ich freue mich über Fragen, Anregungen und einen
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