23.02.2023

Google verkündet Meilenstein in der Quantencomputer-Forschung

In der Quantenforschung geht man davon aus, dass man große Quantencomputer nur bauen kann, wenn die Fehlerrate niedrig genug für Berechnungen ist. Die Quantenfehlerkorrektur kodiert über mehrere physische Qubits einen “logischen Qubit” und schützt damit Informationen. Google-CEO Sundar Pichai verkündete nun einen wichtigen Schritt für die Entwicklung von Quantencomputern, die Forscher:innen des Google-Teams erreicht haben.
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Google verkündet einen wichtigen Schritt in der Quantencomputer-Forschung © James Thew / AdobeStock
Google verkündet einen wichtigen Schritt in der Quantencomputer-Forschung © James Thew / AdobeStock

Ein zentraler Aspekt bei der Forschung und Arbeit an Quantencomputern ist eine möglichst geringe Fehlerrate. Ein Forschungsteam des “Quantum AI Labs” von Google, NASA und der Universities Space Research Association hat nun experimentell herausgefunden, dass sich die Quantenfehler reduzieren, wenn man die Anzahl der Qubits erhöht. Die Ergebnisse des Experiments hat die Forschungsgruppe im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Quantenfehlerkorrektur als zentrale Herausforderung

“In der Quanteninformatik ist ein Qubit eine Grundeinheit der Quanteninformation, die mehrere Zustände annehmen kann, die über 0 und 1 hinausgehen. Unser Durchbruch stellt eine bedeutende Veränderung in der Art und Weise dar, wie wir Quantencomputer betreiben”, erklärt Sundar Pichai, CEO von Google und Alphabet, in einem Blogbeitrag. Die Quantenfehlerkorrektur beschreibt der Geschäftsführer als zentrale Herausforderung in der Quantenforschung, da Qubits sehr empfindlich sind. Es kann schnell zu Rechenfehlern kommen, was sich mit größeren Quantencomputern sogar verstärkt.

Zukunftsträchtige Anwendungsbereiche

Pichai betont dabei auch das Potenzial und die Wichtigkeit von Quantencomputern, die in der Zukunft wichtige Anwendungsbereiche für die Menschheit bringen können: 

Wir glauben, dass Quantencomputer eines Tages eingesetzt werden, um Moleküle für neue Medikamente zu identifizieren, Düngemittel mit weniger Energie zu erzeugen, effizientere nachhaltige Technologien von Batterien bis hin zu Kernfusionsreaktoren als mögliche neue Energiegeneratoren zu entwickeln und physikalische Forschung zu betreiben, die zu Fortschritten führen wird, die wir uns heute noch nicht vorstellen können.

Google legt Fokus auf Sicherheit

Während diese technologischen Meilensteine erreicht werden, betont Pichai aber auch die Sicherheitsthematik, die damit einher geht. Daher gehe Google Partnerschaften mit Regierungen und Sicherheitscommunities ein, um Systeme zu entwickeln, die Quantencomputer vor Angriffen schützen können. Auch Dienste wie Google Cloud, Android und Chrome sollen dabei geschützt werden.

Bevor Quantencomputer in diesem Umfang anwendbar sind, müsse allerdings die Skalierbarkeit erreicht werden – und wann das der Fall ist, bleibt vorerst ungewiss. Pichai zeigt sich allerdings optimistisch. Laut Google handelt es sich bei den Neuigkeiten um das erste Mal, dass dieser experimentelle Schritt hin zur Skalierung eines logischen Qubits erreicht wurde.

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Manuel Prohaska ist Gründer von MPC² | (c) LA-Cinematics / MPC²

Es ist eines dieser Themen, mit denen sich Normalverbraucher:innen im Alltag zwar nicht beschäftigen, die aber letztlich indirekt alle betreffen: Korrosionsprüfung. Oder sehr vereinfacht gesagt: Rohre müssen leckagefrei sein und bleiben, vor allem dort, wo nicht nur sinnbildlich mit Hochdruck gearbeitet wird.

Doch die Überprüfung der Korrosionsbeständigkeit kritischer Komponenten bei bestehenden Anlagen ist mit dem derzeitigen Standard-Prozedere schwierig bis schlicht unmöglich. „Die regelmäßige Korrosionsprüfung ist in manchen Märkten und Anwendungen verpflichtend, kann jedoch verlässlich nur im Labor durchgeführt werden. Dazu müssen Bauteile ausgebaut werden, was teilweise einfach nicht möglich ist. Daher behilft man sich oft mit separaten ‚Qualifizierungsstücken‘, vor allem während der Fertigung der Komponenten. Und dann dauert die Überprüfung im Labor mindestens eine, oftmals bis zu sechs Wochen“, sagt Manuel Prohaska, Gründer des steirischen Startups MPC².

Korrosionsprüfung direkt vor Ort in Stunden statt Wochen

Mit dem patentierten System „Corrosion Ray“ arbeiten er und sein Team an einer Lösung. „Wir versuchen, die Korrosionsprüfung zu revolutionieren, indem wir sie zum Kunden bringen, anstatt der Kunde die Proben zu uns ins Labor“, sagt Prohaska. Mit dem mobilen Gerät lassen sich Rohre und insbesondere deren Schweißnähte ohne Beschädigung direkt vor Ort prüfen. „Wir nutzen dazu elektrochemische Methoden und liefern Ergebnisse, die qualitativ und vor allem quantitativ Laborergebnissen entsprechen“, so der Gründer.

Nicht nur die Überprüfungszeit lasse sich damit von Wochen auf Stunden reduzieren. „Auch der Umweltaspekt ist nicht zu vernachlässigen. Wir sparen mit der Methode im Vergleich zur konventionellen Auslagerungsprüfung 99 Prozent der Energie, brauchen kaum Chemikalien und deutlich weniger Wasser“, sagt Prohaska. Für Kunden sei aber der finanzielle Aspekt am entscheidendsten. „Bei großen Anlagen bedeutet ein Tag Ausfall sechs- bis siebenstellige Einbußen“.

„Wir sind mit unserer Prüfmethodik einfach näher an der Wahrheit“

Prohaska weiß sehr genau, wovon er spricht. In seinen früheren beruflichen Stationen baute der studierte Werkstoff- und Korrosionswissenschaftler nicht nur genau die fachliche Expertise auf, die er jetzt mit MPC² umsetzt. Als Geschäftsführer von Betrieben mit mehreren Hundert Mitarbeiter:innen lernte er auch die betriebswirtschaftliche Seite genau kennen.

(c) LA-Cinematics / MPC²

Aktuell befindet sich „Corrosion Ray“ aber noch im fortgeschrittenen Prototypen-Stadium. Die Technologie dahinter nicht: Schon jetzt setzen mehrere Stahlkonzerne, Komponenten-Hersteller und Chemie-Riesen, die auch die Zielgruppe für das neue System sind, auf die bestehenden Korrosionsprüfungs-Angebote von MPC² – teilweise mit sechsstelligen Auftragseingängen. „Wir haben einen speziellen Prüfstand, mit dem wir unsere Methode auch mit konventionellen Korrosionsprüfungen vergleichen. Wir sind mit unserer Prüfmethodik einfach näher an der Wahrheit, als mit den alten Methoden, die lange dauern und gleichzeitig relativ ungenau sind“, so Prohaska.

Mit Predictive Maintenance auf den Weltmarkt

Momentan ist das Angebot mit diesem Prüfstand noch der lukrativste Geschäftsbereich des Unternehmens. In den kommenden Jahren soll sich das ändern. Bis 2035 will MPC² auf 60 Millionen Euro Jahresumsatz anwachsen. Davon soll „Corrosion Ray“ laut Plan 65 bis 70 Prozent bringen. Technologisch soll dann der Bereich Predictive Maintenance im Zentrum stehen. „Wir können Kunden schon jetzt sehr genau sagen, wo es in ein paar Jahren Probleme beim Material geben wird. Mit den Daten, die wir jetzt dazu sammeln, wollen wir diese Lebensdauer-Vorhersage mit Hilfe von KI künftig noch deutlich präziser machen“, erklärt Prohaska.

Um diese Ziele umzusetzen, will das vierköpfige Team in einem ersten Schritt 600.000 Euro Investment-Kapital aufnehmen, mit dem die Kleinserienfertigung von „Corrosion Ray“ aufgebaut werden soll. „Wir halten schon jetzt Ausschau nach strategischen Investoren. Noch wichtiger werden die, wenn es in einigen Jahren an die große Produktion geht“, sagt der Gründer. Dann sei auch eine größere Kapitalrunde geplant.

aws als größter Fördergeber – „sonst wären wir nicht so weit gekommen“

Bislang finanziert sich das Unternehmen aus den eigenen Umsätzen und aus Förderungen. Dank der hohen Auftragseingänge werden kommendes Jahr die Unternehmenseinnahmen erstmals den Förderbetrag übersteigen. Dennoch sei man noch auf die Fördergelder angewiesen. „Den mit Abstand größten Anteil beim Fördervolumen hatten die Programme aws Preseed und aws Seedfinancing – Deep Tech“, erzählt Prohaska. „Das war extrem wichtig, sonst wären wir nicht so weit gekommen.“ Dabei betont der Gründer auch das Service: „Wenn man etwas gebraucht hat, waren sie immer da.“


Disclaimer: Dieser Artikel ist im Rahmen einer Medienbeauftragung mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) entstanden.

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