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Ist bei Alphabet X für Quantencomputer zuständig: Jack Hidary

© Picture Alliance for DLD, Hubert Burda Media

Science
01/20/2020

Auf dem Weg in die Quanten-Welt

Jack Hidary von Alphabet X sieht rasante Entwicklungen in der Quantentechnologie und eine große Zukunft für den Bereich.

von Patrick Dax

Quantentechnologie bestehe nicht nur aus Quantencomputern, sagt Jack Hidary am Sonntag bei der Münchner Innovationskonferenz DLD. Hidary hat das vielbeachtete Buch "Quantum Computing: An Applied Approach" geschrieben und leitet den Bereich Künstliche Intelligenz und Quantencomputer bei Alphabet X, dem Innovationslabor der Google-Mutter. Quantensensoren und Quantenkommunikation seien ebenso Teil des Quantenökosystems, sagt der Wissenschaftler. Mit den Technologien würden sich schon in den nächsten Jahren zahlreiche vielversprechende Möglichkeiten ergeben.

Quantensensoren

Mit Quantensensoren, die quantenmechanische Eigenschaften nutzen, um Veränderungen in Magnetfeldern zu erkennen, könnten etwa Gehirnaktivitäten gemessen werden. "Wir können erfassen, was im Gehirn passiert", sagt Hidary. Auch bei der Navigation könnten Quantensensoren schon bald zum Einsatz kommen. Quantennavigation funktioniere ohne Verbindung zu GPS oder zum Internet, sagt Hidary. Vor allem für selbstfahrende Autos sei die Technologie vielversprechend. Erste Geräte würden bereits gebaut und könnten innerhalb der nächsten 3 Jahre Marktreife erreichen.

Quanteninternet

Fortschritte sieht Alphabet-Quantencomputer-Chef Hidary auch in der Quantenkommunikation. Die werde nicht nur Auswirkungen auf die Sicherheit der Datenübertragung haben, sondern auch Quantengeräte in einem Quantennetzwerk miteinander vernetzen. Vor zwei Jahren sei es etwa chinesischen Wissenschaftlern gelungen, verschränkte Photonenpaare über Satelliten über eine Entfernung von 1200 Kilometer zu teleportieren.

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Daraus werde letztlich ein kohärentes paralleles Quanteninternet erwachsen, das etwa zur Übermittlung sensibler Informationen zum Einsatz kommen werde. RSA-Verschlüsselung, sagt Hidary, sei eigentlich heute schon unsicher. Die Daten können abgefangen und gespeichert werden.  Wenn die Quantentechnologie soweit sei, könnten sie auch entschlüsselt werden.

Frühe Phase bei Quantencomputern

Bei Quantencomputern befinde man sich noch in einer frühen Phase. Dort wo klassische Computer in den 1940er Jahren waren, sagt Hidary. Man brauche mehr Qbits. Ein Qbit kann im Unterschied zu einem binären Bit nicht nur zwei (0 und 1), sondern unendlich viele Zustände einnehmen. "Durch diese größere Macht können wir mehr machen. Es ist ein unendlich größerer Repräsentationsraum", sagt Hidary. Schon heute könnten Quantencomputer mit 53 Qbits bei bestimmten Aufgaben Supercomputer übertrumpfen. Google hat das vor kurzem auch unter Beweis gestellt.

Hybride Anwendungen

Quantencomputer würden aber klassische Computer nicht ersetzen, sagt Hidary. In Zukunft werde es hybride Anwendungen geben. Einsatzgebiete für Quantencomputer sieht er etwa in der Chemie oder in der Pharmaindustrie. Es brauche im Schnitt 12 bis 17 Jahre, um neue Wirkstoffe auf den Markt zu bringen. "Quantencomputer können das stark beschleunigen." Auch beim maschinellen Lernen könnten Quantencomputer starke Verbesserungen bringen.

Ein weiteres Einsatzgebiet von Quantencomputer skizziert Grazia Vittadini, Chief Technology Officer (CTO) beim Flugzeughersteller Airbus. Im Airbus A 350 seien etwa 250.000 Sensoren verbaut, die alle Daten sammeln würden. In den nächsten 20 Jahren werde sich die Anzahl der Flugzeuge verdoppeln. Ohne nachhaltige Flugzeuge könne dieses Wachstum nicht erreicht werden. Die Flieger müssen effizienter werden, auch an den Treibstoffen müsse gearbeitet werden, um mehr Nachhaltigkeit zu erreichen. Auch die Verkehrssteuerung werde vor neuen Herausforderungen stehen. "Wir stehen vor sehr komplexen Optimierungsproblemen. Wir brauchen Quantentechnologie."

Quantencomputer seien eine sehr komplizierte Technologie, sagt Helmut Leopold vom Austrian Institute of Technology (AIT). Um die nächste Stufe zu erreichen, brauche man viele Experten und Erfahrung. Am wichtigsten seien aber Produkte, die den Kunden auch Mehrwert bringen würden. Dazu müsse erst ein Ökosystem geschaffen werden: "Da gibt es noch viel Luft nach oben."