Quantencomputer: Eine Lösung für die AI?

Interview. Der Quantencomputer könnte für die Artificial Intelligence einen massiven Schritt bedeuten. Die Frage ist: Wann wird er so weit sein?
/quantencomputer-eine-loesung-fuer-die-ai/

Zusammenfassung aus

Zusammenfassung ein

Quantencomputer
(c) fotolia.com - Sergey Tarasov
interview
Der Summary Modus bietet einen raschen
Überblick und regt zum Lesen mehrerer
Artikel an. Der Artikeltext wird AI-basiert
zusammengefasst mit der Unterstützung
des Linzer-Startups Apollo AI.

Alexander Glätzle begann seine Forschungen der Theoretischen Quantenphysik am Institut für Quantenoptik und Quanteninformation an der Universität Innsbruck. Sein Projekt zum Thema Quantum Enhanced Maschine Learning brauchte ihm den ersten Platz beim Demo-Day der I.E.C.T. Summer School on Entrepreneuship 2017 ein und führte ihn schließlich nach Oxford, wo er heute in der Grundlagenforschung zu Quanten-Simulatoren und Quanten-Rechnern arbeitet. Im Interview beantwortete er uns ein paar Fragen über den Quantencomputer und seine zukünftigen Möglichkeiten für die Artificial Intelligence.

+++ Hermann Hausers I.E.C.T. Summer School: Applications are open! +++


Die erste Frage zur Orientierung. Wie arbeiten Quantencomputer und was können sie heute?

Quantencomputer basieren – wie der Name sagt – auf den Prinzipien der Quantenmechanik die sich grundlegend von der klassischen Physik unterscheidet und erfolgreich die Eigenschaften und Dynamik von Atomen, Elektronen und Photonen beschreibt. In gewohnten klassischen Computern besteht der Speicher aus Bits, die entweder den Wert Null oder Eins annehmen können. Quanten-Bits – kurz Qubits – können dagegen beide Zustände gleichzeitig annehmen und sich quantenmechanisch „verschränken“. Eine sehr fragile Eigenschaft, die nur in der Quantenwelt, bei sehr kalten Temperaturen und atomaren Teilchen, vorkommt. Die Rechenleistung würde damit exponentiell steigen – zumindest theoretisch –, denn ein Quantencomputer kann jeden Rechenschritt mit sämtlichen Zuständen zur gleichen Zeit durchführen. Das bedeutet nicht, dass Quantencomputer herkömmlichen Rechnern grundsätzlich überlegen sind. Aber die Hoffnung ist, dass sie viele hochkomplexe Aufgaben weitaus schneller lösen als herkömmliche Super-Rechner oder für manche heute nicht lösbaren Problem, überhaupt erst eine Lösung ermöglichen.

Alexander Glätzle

Allerdings machen es gerade diese beiden Eigenschaften, die den Quantencomputer so stark machen, auch unglaublich schwierig, Qubits zu kontrollieren und herzustellen. Das außerordentliche Potential von Quantencomputern gibt es nur, wenn es gelingt die Quantenzustände vor thermischen Fluktuationen und Strahlung zu schützen. 2012 wurden Serge Haroche und David Wineland mit dem Nobelpreis ausgezeichnet für ihre bahnbrechenden Ideen einzelnen Atome und Ionen zu fangen und so zu kontrollieren, so dass sie Quanteneigenschaften zeigten.

Was die Anzahl der Qubits betrifft gibt es zwei unterschiedliche Richtungen. Die eine Richtung fokussiert sich darauf ein paar wenige Qubits perfekt zu kontrollieren und dann upzuscalen. So wurden zum Beispiel in Innsbruck mit Ionen bereits voll funktionsfähige Quantencomputer mit 4 – 8 Qubits gebaut, die darauf optimiert sind, Quanteneffekte für besonders lange Zeit aufrecht zu halten. Vor kurzem wurden auf der CES von IBM und Intel zwei Prototypen mit 50 bzw. 49 Qubits vorgestellt. Die andere Richtung verfolgt zum Beispiel D-Wave: Eine analoge Maschine mit über 2000 Qubits, die speziell für Optimierungsprobleme ausgelegt ist. Volkswagen nutzte diese D-Wave Maschine kürzlich erfolgreich für Verkehrsoptimierung. Allerdings sind sich Experten uneins, ob es sich wirklich um einen Quanten- oder doch nur einen starken klassischen Optimierer handelt.

Was kann man mit 50 Qubits machen?

Das ist gerade besonders spannend in Hinblick auf der Jagd nach „Quantum supremacy“, einer etwas nebulösen theoretischen Grenze, an der klassische Computer nicht mehr mithalten können. Das hängt natürlich auch davon ab, wie gut der beste klassische Algorithmus ist, von der Qualität der Qubits und der tiefe der Gates. Daher wird das wohl eine bewegliche Linie sein, über die man sicher diskutieren wird.

Es ist aber ziemlich sicher, dass dies keine Probleme sein werden wie Verschlüsselungen knacken oder pharmazeutisch motivierte Anwendungen – dazu reicht die Anzahl der kohärenten Qubits noch nicht aus– , sondern abstrakte Probleme bei denen nicht die Antwort im Vordergrund steht sondern das Device selbst. Aber nicht nur der Quanten-speed-up scheint exponentiell zu sein, sondern auch der experimentelle Fortschritt. Wir erleben gerade sehr spannende Zeiten.

Welche Auswirkung könnte Quantencomputing auf die Entwicklung der AI haben?

Eine Herausforderung, für die analogen Quantencomputer geradezu prädestiniert sind, ist Optimierungsaufgaben zu lösen. Mathematisch schauen alle Optimierungsaufgaben gleich aus: Die Aufgabe ist es, bildlich gesprochen, in einer bergigen Landschaft den Ort mit der geringsten Seehöhe zu finden, also den tiefsten Punkt. Dieser entspricht dann der optimalen Lösung des Problems. Stellen Sie sich vor, ein Hubschrauber setzt sie in Alaska aus, ohne Handy, GPS oder Karte und ihre Aufgabe ist es, den tiefsten Punkt zu finden. Schnell werden sie feststellen wie anstrengend das ist, da sie sehr viel Zeit und Energie brauchen um die Berge zu erklimmen um ins dahinter gelegene Tal zu blicken. So ähnlich würde ein klassischer Computer arbeiten. Wären Sie ein Quantencomputer, könnten Sie durch den Berg durchtunneln, ohne ihn zu besteigen und damit das Minimum schneller finden. Nach dem gleichen Prinzip funktionieren auch Machine Learning und Artificial Intelligence.

Während angenommen wird, dass general-purpose quantum computing noch ein paar Jahrzehnte entfernt ist, sind solche speziellen Anwendungen möglicherweise bald in Reichweite. Quanten Machine learning gehört da sicher dazu und könnte das spannende Feld von künstlicher Intelligenz noch mehr befeuern.

Wann könnten erste Quantenkonzepte für AI anwendbar sein?

Die größten Hardware-Herausforderungen sind sicher die Qualität der Qubits und ihre Skalierbarkeit. Es ist sehr schwer abzuschätzen, wenn Quanten-Technologie für Machine Learning relevant wird und auch tatsächlich einen Vorteil bringt. Betrachtet man das explosionsartige Interesse der Industrie und Startups an Quantentechnologie in den letzten paar Jahren gibt es Anzeichen, dass es möglicherweise nur noch ein paar Jahre statt Jahrzehnte dauern wird. Das spüren auch die Strategieabteilungen großer Firmen, die mit Respekt alle disruptiven Entwicklungen beobachten. Wie bei allen exponentiellen Entwicklungen sollte man sich bewusst sein, dass der Impact von Quantentechnologie möglicherweise so groß ist, dass der first-mover Vorteil alle anderen überrennt. Momentan gilt das alte Sprichwort: high risk, high gain.

⇒ Zur Page des Physik-Departments der Uni Oxford

Dieses Interview erschien in gedruckter Form im aktuellen Brutkasten Magazin #6

Dominik Perlaki

limitless mentoring conference: the female factor verzichtet auf Keynotes

Die limitless mentoring conference von the female factor findet am Donnerstag (23. Juli) digital statt und unterscheidet sich in mehreren Punkten von klassischen Konferenzen.
/limitless-mentoring-conference/
limitless mentoring conference von the female factor
(c) the female factor: Impression von der letztjährigen (physischen) limitless conference
kooperation

Für the female factor ist klar: In dem enormen sozialen, politischen, ökologischen und wirtschaftlichen Wandel, den die Welt gerade erlebt, ist es Zeit für eine „neue Ära an Führungskräften“, die ein hohes Maß an emotionaler Intelligenz, eine kollaborative Denkweise und Empowerment demonstrieren. „Frauen bringen genau diese Faktoren von Natur aus mit“, weiß the female factor Co-Gründerin Mahdis Gharaei. Doch für die „future Changemakers“ stellt sich dann doch häufig noch zentrale Frage: Wie kann das erreicht werden? Im Zentrum der limitless mentoring conference von the female factor steht daher das Motto #howtomakeit.

limitless mentoring conference: kostenlos für jede Frau

„Unser Ziel ist es, erfahrene Rolemodels nahbar für die nächste Generation weiblicher Change-Makers und angehender Führungskräfte zu machen sowie ambitionierten Frauen den Zugang zu Mentorinnen und guten Job- und Business-Opportunities zu geben“, erklärt Gharaei. Deswegen habe man sich auch dazu entschlossen, allen Frauen eine kostenlose Teilnahme an der limitless mentoring conference zu ermöglichen – dazu ist eine eine Bewerbung erforderlich.

Unter den genannten Rolemodels finden sich österreichische Szenegrößen wie Linda Villarreal Paierl (Paierl Consulting), Petra Hauser (Talentgarden) oder Marie Boltenstern (Boltenstern Jewelery) aber auch internationale Industryleader sind gut vertreten, darunter Sarah Chen (Gründerin, Beyond The Billion/Washington), Vivianna Schwoerer (ex WeWork Director/NYC) oder Katia Yakovleva (Spotify/Berlin).

Umstieg auf Digital-Event als Chance

Vergangenes Jahr fand die Konferenz noch physisch statt – dieses entschied man sich – auch aufgrund der Coronakrise, auf digital umzusatteln. Gharaei sieht darin auch eine große Chance: „Wir haben die Umstellung auf Digital bzw. Hybrid Events eigentlich extrem positiv erlebt. Für uns als junge Organisation, die das Ziel verfolgt von Beginn an eine internationale Community aufzubauen, sind Digital-Events nun die beste Möglichkeit, ein breiteres Publikum länderübergreifend anzusprechen und einen größeren Impact zu haben“.

Das Team habe sich in den vergangenen Monaten intensiv damit beschäftigt, wie man das Online-Event zu „einem wirklichen Erlebnis“ machen und an die individuellen Bedürfnisse jeder einzelnen Teilnehmerin anpassen könne. „Wir hatten Zoom Events ehrlicherweise selber satt und möchten die Knowhow-Vermittlung bei unseren Programmen zu einer echten Experience machen – so personalisiert wie möglich. Daher sind viele Gedanken und enorme Vorbereitung in die Gestaltung der interaktiven Sessions geflossen“, so Gharaei.

Keine Keynotes, dafür Song über Konferenz-Inhalte

In diesem Sinne bricht the female factor auch mit einem absoluten Standard in der Welt der Konferenzen: Es sind bei der limitless mentoring conference keine Keynotes geplant. „Stattdessen gibt es nur Q&As mit Live-Fragen vom Publikum“, erklärt Gharaei und verrät: „Es wird sogar ein eigener Song über die Konferenz-Inhalte gemeinsam mit der Audience produziert – dazu arbeiten wir mit Songdivision zusammen, genauer gesagt mit Roo Savill von Florence & the Machine und ihrem Team“. Darüberhinaus erwarte die Gäste Live Entertainment mit DJ und ein „entspanntes Netzwerken“.

Die limitless mentoring conference findet am 23. Juli von 16-20 Uhr statt. Interessierte können sich für einen der letzten Gratis-Plätze unter diesem Link bewerben. „Unsere Highlights sind definitiv die Q&A-Sessions mit Frauen auf Board- und Executive-Level als auch Rolemodels im Tech-Bereich, da Frauen in diesen Bereichen insbesondere in Entscheidungspositionen noch unterrepräsentiert sind. Wir hoffen, dass wir hier Inspiration und Erfahrungsaustausch mit der nächsten Generation an weiblichen Talenten ermöglichen können. Nach dem Motto: What you can see, you can be!“, so Mahdis Gharaei.

Toll dass du so interessiert bist!
Hinterlasse uns bitte ein Feedback über den Button am linken Bildschirmrand.
Und klicke hier um die ganze Welt von der brutkasten zu entdecken.
Möchtest du in Zukunft mehr von diesen Artikeln lesen?

Dann melde dich für unseren Newsletter an!

Leselisten zum Schmökern

Neueste Nachrichten

Summary Modus

Quantencomputer: Eine Lösung für die AI?

Quantencomputer

Quantencomputer: Eine Lösung für die AI?

Es gibt neue Nachrichten

Auch interessant