„Quantum Computing: The Path to Quantum Advantage“ – Vortrag von Dr. Heike Riel

Schon im Einstieg zu ihrem Vortrag wies die Physikerin, IBM Fellow und ausgewiesene Quantencomputing-Expertin, Dr. Heike Riel, auf zwei hochkomplexe Systeme hin: einmal auf das System Erde und zum anderen auf das Molekül Hexabenzocoronen. Beiden sei gemeinsam, dass wir sie mit den klassischen Methoden und Computerarchitekturen nicht simulieren oder berechnen können. Die vielen Abhängigkeiten der einzelnen physikalischen und chemischen Prozesse schaffen eine solche Komplexität, dass selbst die schnellsten aktuellen Großrechner nie in der Lage sein werden, diese Berechnungen zu leisten. Der Grund: Um die Hexabenzocoronen-Molekularstruktur berechnen zu können, bräuchte man einen Rechner mit der Leistung von 10 hoch 99 Bits – was mehr Atomen entspricht, als es im Weltall gibt (6 × 10 hoch 82).

Quantencomputing – der neue Pfad der Computertechnologie

Was nach physikalischen Grenzen und einer Sackgasse für die klassischen, auf binären Prozessen basierenden Computer klingt, markiert den Beginn dessen, was in der Forschung „Quantum Advantage“ genannt wird. Denn ein Quantenrechner würde für die oben genannte Berechnung (lediglich) ganze 500 Quantum-Bits (Qubits) benötigen. Zum Vergleich: Die aktuell von IBM entwickelten Quantencomputer haben eine Leistung von rund 1.000 Qubits. Da in naher Zukunft mehrere Quantenprozessoren durch einen Quanten-Bus miteinander verbunden werden, werden die Quantencomputer schon im Jahr 2025 eine Gesamt-Prozessorleistung von 4.000 Qubits erbringen können. Doch die IBM-Roadmap reicht laut der Quantenexpertin noch weiter, denn für 2033 werden Quantencomputer mit einem schier unvorstellbaren Leistungssprung von rund 100.000 Qubits erwartet.

Wenn man bedenkt, dass jedes einzelne weitere Qubit die Leistungsfähigkeit des Quantencomputers verdoppelt, bekommt man eine ungefähre Vorstellung davon, welche komplexen Aufgaben z. B. in Wirtschaft und Forschung durch diese neue Technologie endlich angegangen werden können.

Zu den Anwendungen, die schon heute oder in naher Zukunft von den Leistungssprüngen der Quantencomputer profitieren können, gehören unter anderem Materialforschung, schnellere Medikamentenentwicklung in der Pharmazie durch mehr Simulationsmöglichkeiten, neue Finanztechnologien samt Optimierung von Finanzinstrumenten, die Simulation hochkomplexer Szenarien zur Unterstützung von Entscheidungsprozessen, Risikoanalyse, mathematische Problemlösungen oder Machine Learning.

Die QC-Expertin schätzt, dass klassische Computersysteme weiterhin ihre Aufgaben erfüllen werden. Daneben wird es immer leistungsfähigere Systeme speziell für KI-Anwendungen geben – gefolgt von einer neuen Generation von Quantencomputern, deren Architektur sie durch eingebaute Modularität, neue Kühlsysteme, Miniaturisierung und deutliche Energiereduktion immer praxistauglicher machen wird.

Dr. rer. nat. Dr. h. c. Heike Riel ist IBM Fellow, Leiterin der Abteilung Science of Quantum & Information Technologies und leitet IBM Research Quantum Europe & Africa. Sie leitet die Abteilung Science of Quantum & Information Technologies mit dem Ziel, wissenschaftliche und technologische Durchbrüche in den Bereichen Quantencomputer und -technologien, Physik der Künstlichen Intelligenz, Nanowissenschaft und Nanotechnologie zu erzielen und neue Wege in der Datenverarbeitung zu erkunden. Sie ist eine ausgewiesene Expertin auf dem Gebiet der elektronischen und optoelektronischen Halbleiterbauelemente, der Nanotechnologie und der Nanowissenschaften und konzentriert sich in ihrer Forschung darauf, die Grenzen der Informationstechnologie voranzubringen. Sie erhielt den Master in Physik von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und den Doktortitel in Physik von der Universität Bayreuth sowie einen MBA vom Henley Business College.

Zudem ist Heike Riehl Autorin von mehr als 155 begutachteten Veröffentlichungen und hat mehr als 50 Patente angemeldet. Sie hat mehrere angesehene Auszeichnungen erhalten, z. B. wurde sie zum Mitglied der Leopoldina – Deutsche Nationale Akademie der Wissenschaften und der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften gewählt; sie wurde mit dem APS David Adler Lectureship Award im Bereich Materialphysik, dem Applied Physics Award der Schweizerischen Physikalischen Gesellschaft und dem IEEE Andrew S. Grove Award 2022 ausgezeichnet und als Fellow der American Physical Society und mit der Ehrendoktorwürde der Universität Lund geehrt. Im Februar 2022 wurde sie in die National Academy of Engineering gewählt.

Das könnte Sie auch interssieren:

Möchten Sie sich tiefer zu dieser Thematik austauschen? Wir beantwortet gerne Ihre Fragen: Hier können Sie Kontakt mit uns aufnehmen.