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‚Mächtiges Werkzeug mit erheblicher Auswirkung‘

Winfried Hensinger ist seit 2005 Professor für Quanten- Technologien an der University of Sussex. Dort leitet er die Sussex Ion Quantum Technology Group und ist Direktor des Sussex Center for Quantum Technologies. Gemeinsam mit seinem Team arbeitet er derzeit an der Konstruktion eines Quantencomputer-Demonstrators, eines Quantensimulators sowie tragbarer Quantensensoren.
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Winfried Hensinger, Professor für Quantentechnologie an der University of Sussex und nextM-Speaker, über Quantencomputer, Realität und Fiktion.

Dieser Artikel ist zuerst in Ausgabe Nr. 12/2018 des HORIZONT erschienen. Noch kein Abo? Hier klicken!

Horizont:In Zeiten von mehr und mehr Big Data über Konsumenten: Wie könnte ein Quantencomputer im Gegensatz zum herkömmlichen Digitalrechner hier bei der Verarbeitung unterstützen?

Winfried Hensinger: Mit einem Quantencomputer kann man Probleme lösen, für die der schnellste Supercomputer Milliarden von Jahren brauchen würde. Wir stehen jetzt am Beginn der Entdeckungen möglicher Anwendungen, da wir kürzlich ausreichend Fortschritte gemacht haben, um sagen zu können, dass Quantencomputer Realität werden können. Erst letztes Jahr hat mein Team den ersten Bauentwurf eines großen Quantencomputers veröffentlicht.

Welche Anwendungen sind bereits verfügbar?

Etwa ein Algorithmus, der große Datenmengen schneller durchsuchen kann. Ich glaube, die Bereiche, in denen Datenkorrelationen relevant sind, werden zu jenen gehören, in denen Quantencomputer nützlich sein könnten. Auch bei Optimierungsproblemen, wie beim berühmten Problem des Handlungsreisenden, werden Quantencomputer ein mächtiges Werkzeug bilden. Sie könnten Probleme angehen, für die herkömmliche Computer einfach nicht genug Power haben. Um die notwendigen Quantenalgorithmen zu entwickeln, ist aber noch viel Arbeit erforderlich.

Wie kann die Quantenphysik oder der Quantencomputer im Speziellen künftig in der Medien- und Werbebranche eingesetzt werden?

Quantencomputer werden wahrscheinlich eine breite Spanne an Anwendungsmöglichkeiten über unterschiedliche Branchen abdecken. Wie Quantenalgorithmen hier genau aussehen werden, ist schwer vorherzusagen, das wird stark von ihrer frühzeitigen Einbeziehung in die Anwendungen abhängen. Quantum Machine Learning wird ein mächtiges Werkzeug sein, das erhebliche Auswirkungen haben könnte.

Wie werden diese Auswirkungen eines Quantencomputers im Alltag jedes Einzelnen aussehen?

Die ersten konventionellen Computer wurden in den 1940er-Jahren eingesetzt. Man könnte meinen, dass sie den Ausgang des Zweiten Weltkriegs beeinflussten, nachdem sie den Enigma- Code der Deutschen geknackt haben. Aber erst, nachdem Computer kleiner, günstiger und bedienungsfreundlicher wurden, waren sie ab den Achtzigern für die Öffentlichkeit nutzbar. Quantencomputer könnten einen ähnlichen Verlauf nehmen. Sie werden zuerst teuer, groß und schwer zu bedienen sein. Daher werden sie nur für bestimmte Herausforderungen verwendet werden, deren Lösung den Betrieb einer solchen Maschine lohnenswert macht.

Zum Beispiel?

Den ersten Quantencomputern könnte eine große Rolle bei der Entwicklung neuer Arzneimittel oder neuer Materialien zukommen. Man könnte vielleicht sogar ein Heilmittel gegen Demenz finden, indem uns die Computer helfen, die Proteinfaltung zu verstehen. Vom Finanzsektor bis zur Biologie könnte das Feld der Problemlösungen reichen. Sobald die ersten großen Quantencomputer gebaut sind, wird die Arbeit beginnen, diese kleiner und erschwinglicher zu machen. Aber das ist noch ein langer Weg. Benutzer werden Quantencomputer über die Cloud von ihrem Heim-Quantencomputer aus bedienen. So kann man ihre Rechenleistung effizient nutzen, ohne sie besitzen oder betreiben zu müssen.

Welche gesellschaftlichen Gefahren sehen Sie, die ein universeller Quantencomputer mit sich bringen könnte?

Neue Technologien müssen immer sorgfältig analysiert werden. Einige Gefahren werden erst auftreten, sobald die Technologie auf demselben Stand ist wie die heutigen Computer. Daher müssen wir konstant evaluieren, um mögliche Gefahren zu minimieren. Ich denke, es ist wichtig sicherzustellen, dass Quantencomputer von einer Vielzahl von Menschen genutzt werden können. Eine der Gefahren von Quantencomputern ist die Tatsache, dass sie die RSA-Verschlüsselung (ver- und entschlüsselt Botschaften konventioneller Computer, Anm.) durchbrechen können. Es wird jedoch bereits daran gearbeitet, neue Verschlüsselungsprotokolle, zumindest für bekannte Quantenalgorithmen, resilient gegenüber Quantencomputern zu machen.

Auch Google und IBM sprechen derzeit davon, Quantencomputer zu bauen.

Diese müssen auf minus 273 Grad Celsius gekühlt werden, was es schwierig machen könnte, große Maschinen mit Millionen oder Milliarden von Qubits zu bauen. Ionenfallen- Quantencomputer können bei Raumtemperatur oder mit geringer Kühlung arbeiten. Ich gehe daher davon aus, dass die ersten großen Quantencomputer auf der Ionenfallen- Technologie basieren werden.

Die Wissenschaft als Bürde: Welche Verantwortung schreiben Sie der Forschung und Entwicklung zu?

Wissenschaftler sollten sicherstellen, dass diese neue Technologie allgemein zugänglich ist und nicht nur einigen großen Unternehmen oder Regierungsorganisationen offensteht. Man muss sich darüber klar sein, dass Quantencomputer zwar enorme Möglichkeiten bieten, ihr Anwendungsfeld jedoch begrenzt ist und deren Ausbau einige Zeit dauern wird. Nicht nur die Hardware, sondern auch dezidierte Quantenalgorithmen müssen entwickelt werden. Den einen Zeitpunkt, an dem ein Quantencomputer jedes beliebige Problem löst, wird es nie geben.

Wann wird Star Trek durch die Quantenteleportation, oder, wie wir Nicht-Physiker sagen, durch Beamen ein bisschen zur Realität?

Science-Fiction war die Inspirationsquelle vieler technologischer Fortschritte. Quantenteleportation ist heute in Quantencomputern und für einzelne Atome bereits Realität. Teleportierende Menschen sind noch Science-Fiction. Als Grundschüler wollte ich Wissenschaftsoffizier der Enterprise werden. Ich denke, mein aktueller Job kommt dem schon so nah wie nur möglich.

NextM

nextM, die Zukunftskonferenz von GroupM, findet zum zweiten Mal am 12. April 2018 in der Aula der Wissenschaften in Wien statt. Hochkarätige internationale Speaker aus den Bereichen Philosophie, Wissenschaft und Politik, wie der US-amerikanische Philosoph Michael Sandel von der Harvard Universität und Kevin Slavin vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), eine der weltweit führenden Eliteuniversitäten im Bereich Hochtechnologien, werden ihre Sichtweisen und Erkenntnisse zur technologischen Entwicklung und Auswirkungen präsentieren und diskutieren. Es geht um den Einfluss der Technologisierung auf die Entwicklung unserer Gesellschaft und damit auch der Wirtschaft. Was sind die großen Fortschritte und sind wir überhaupt in der Lage damit umzugehen? Teilnahme auf persönliche Einladung.

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