29.07.2019

Google: Überlegene Quantencomputer in wenigen Monaten erwartet

Wie Aussagen des Google-Quantencomputing-Chefs Hartmut Neven nahelegen, könnte der Internetriese knapp davor stehen, klassischen Computern überlegene Quantencomputer zu haben. Die "Quantum Supremacy" wird allgemein als Voraussetzung für den Durchbruch der Technologie gesehen.
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Google, Quantencomputer
(c) Google - Einem "geleakten" Paper nach hat Google einen Quantencomputer entwickelt, der alles bisherigen Supercomputer übertrifft.

So sehr der Quantencomputer als eine, wenn nicht die große technologische Zukunftshoffnung gesehen wird, so sehr gingen bislang auch die Schätzungen auseinander, wann es mit einem „Regelbetrieb“ soweit sein könnte. Denn es gibt weltweit zwar schon zahlreiche funktionierende Quantenprozessoren, noch gibt es aber eine Reihe von Baustellen. Als wichtigster Milestone auf dem Weg zum Durchbruch gilt allgemein „Quantum Supremacy“ – also der Punkt an dem es überlegene Quantencomputer gibt, die Rechenoperationen durchführen können, zu denen kein klassischer Computer in der Lage ist.

+++ Quantentechnologie: Europa wittert eine Chance im globalen Wettlauf +++

Wann kommt die „Quantum Supremacy“?

Dabei gingen bislang auch führende Experten auf dem Gebiet davon aus, dass es noch eine Zeit lang dauern dürfte, bis man soweit ist. So sprach etwa Rainer Blatt, Direktor des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation an der Universität Innsbruck, gegenüber dem brutkasten noch im Frühjahr diesen Jahres von „in den nächsten 10 oder 15 Jahren“.

Google: „doppelt-exponenzielles“ Wachstum der Rechenleistung

Doch Blatt könnte sich, wie Aussagen des Google-Quantencomputing-Chefs Hartmut Neven nahelegen, stark verschätzt haben. Denn der deutschstämmige Google-Forscher sprach bereits beim „Google Quantum Spring Symposium“ im Mai diesen Jahres von einer rasanten Entwicklung in seinem „Quantum Artificial Intelligence Lab“, die inzwischen in Fach-Medien als „Neven’s Law“ bezeichnet wird (in Anlehnung an „Moore’s Law“ bei klassischen Computern). Demnach entwickle sich die Rechenleistung der Quanten-Prozessoren bei Google derzeit mit einer „doppelt-exponenziellen“ Rate – ein Wachstum, das in der Natur keine Entsprechung habe.

Leistung: Vom Laptop zum Server-Netzwerk in drei Monaten

Noch im Dezember vergangenen Jahres habe man eine Rechenoperation am besten Quanten-Prozessor des Unternehmens auf einem Standard-Laptop simulieren können. Im Jänner 2019 hätte man zur Reproduktion eines Vorgangs am nun verbesserten Quantenchip bereits einen starken Desktop-PC gebraucht. Im Februar habe dann kein im Lab vorhandener klassischer Rechner mehr ausgereicht und man musste sich des Google-Server-Netzwerks mit Millionen parallel rechnenden Prozessoren bedienen. „Es sieht so aus, als ob nichts passiert, nichts passiert, und dann whoops: Plötzlich bist du in einer anderen Welt“, sagt Neven zum Wachstum der Rechenleistung.

Überlegene Quantencomputer: Schwerer Beweis

Die „Quantum Supremacy“ könnte also in den kommenden Monaten erreicht werden, schätzt man nicht nur bei Google. Sie wirklich zu beweisen könnte aber noch länger dauern. Denn dazu müsste auch nachgewiesen werden, dass wirklich kein traditioneller Rechner dieser Welt mit keinem noch so effizienten Algorithmus zur gleichen Rechenoperation in der Lage wäre.

Verschlüsselung, Simulation und natürlich Artificial Intelligence

Auch wenn die „Quantum Supremacy“ erreicht ist, werden überlegene Quantencomputer die traditionellen Rechner nicht ersetzen. Für alle alltäglichen Vorgänge werden sich „normale Computer“ nämlich weiterhin besser eignen. Es geht vielmehr um Rechenoperationen, denen diese einfach nicht gewachsen sind. Große Hoffnungen werden in Sachen Quantentechnologie etwa in die Bereiche Verschlüsselung, Simulation und natürlich Artificial Intelligence gesetzt. Rainer Blatt zeigte dazu gegenüber dem brutkasten vier große Usecases auf.

Auswirkungen auf globalen Wirtschaftswettlauf und Poltik?

Was die Auswirkungen eines Durchbruchs der Quantentechnologie angeht, sind der Fantasie in der aktuellen Diskussion derzeit jedenfalls keine Grenzen gesetzt. Denn diese werden – so der Tenor – weit über technologische Implikationen hinausgehen. Zum einen wird Quantencomputing als einer der Schüssel im wirtschaftlichen Wettlauf zwischen den USA, China und Europa gesehen. Zum anderen wird mitunter auch ein massiver Einfluss auf die Politik erwartet. So sagt der Wirtschaftsberater und Philosoph Anders Indset etwa im Gespräch mit dem brutkasten: „Ein leistungsstarker Quantencomputer führt zu einer umfassenden Algorithmokratie mit Digital-Diktatoren. Diese wird sich rapide verbreiten und den Machthabern immer mehr Macht geben“.

⇒ Mehr zum Thema im brutkasten Print-Magazin #8 “Quantensprünge”.

⇒ Zur Page des Google „Quantum Artificial Intelligence Lab“ 

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Die semi-transparente Solarfassade von Spectral © Spectral

Photovoltaik an Gebäuden wird in Österreich bislang vor allem auf Dächern installiert. Fassaden bleiben dagegen meist ungenutzt, obwohl sie gerade in Städten große Flächen bieten. An diesem Punkt setzt das Wiener Startup Spectral an. Es wurde 2024 von den Architektinnen Zsuzsa Péter und Anna Gulinska gegründet. Seit September 2026 ist an der Eisfabrik Wien die erste Anlage des Unternehmens in Betrieb.

Nachrüstung als Zielmarkt

Den Bedarf an derartigen PV-Anlagen rechtfertigen die Gründerinnen mit dem Gebäudebestand. Dachanlagen lassen sich bei bestehenden Gebäuden vergleichsweise einfach nachrüsten. Gebäudeintegrierte Photovoltaik erfordert dagegen eine detaillierte Planung und wird daher überwiegend im Neubau eingesetzt. Ein Großteil der Gebäude, die in den kommenden Jahrzehnten genutzt werden, existiert jedoch bereits.

Das System „Structural Solar Façade“ ist laut Spectral deshalb sowohl für Neubauten als auch für die Nachrüstung ausgelegt. Es besteht aus einer leichten tragenden Unterkonstruktion, in die transluzente PV-Module eingesetzt werden. Ein eigenes Montagesystem soll die Installation an bestehenden Gebäuden mit geringen baulichen Eingriffen ermöglichen. Das System ersetzt dabei eine herkömmliche Fassadenverkleidung. Neben der Stromerzeugung soll es Gebäude im Sommer zusätzlich verschatten.

Erste Anlage mit 1,84 kWp

Die neuen Solarmodule an der Eisfabrik Wien. © Spectral

An der Eisfabrik Wien wurden auf 24 Quadratmetern 32 Module mit 50 Prozent Transparenz montiert. Die installierte Leistung beträgt 1,84 Kilowatt-Peak (kWp). Für die Tragwerksplanung arbeitete SPECTRAL mit Bollinger + Grohmann zusammen, für die Detailplanung mit Werner Sobek.

Ergänzung statt Konkurrenz zur Dachanlage

Senkrecht montierte Module erzielen pro Quadratmeter in der Regel geringere Jahreserträge als geneigte Dachanlagen, teiltransparente Module zusätzlich weniger. Fassadenanlagen erzeugen ihren Strom allerdings zu anderen Zeiten. Im Winter trifft die tief stehende Sonne nahezu frontal auf die Fassade. Laut Spectral erhält eine vertikale Fläche von November bis Jänner dadurch um 35 bis gut 50 Prozent mehr Sonneneinstrahlung als eine horizontale. An Ost- und Westseiten fällt die Produktion in die Morgen- und Abendstunden, während Dachanlagen ihren Spitzenwert zur Mittagszeit erreichen.

„Das Produkt soll nicht mit Dachanlagen konkurrieren. Es soll Dachanlagen ergänzen oder eine Lösung bieten, wenn auf dem Dach keine Anlage möglich ist“, sagt Gulinska. Sinnvoll sei das System etwa, wenn das Dach mit Haustechnik, Terrassen oder Begrünung belegt oder zu klein ist. Die Teiltransparenz senke zwar den Ertrag, mache aber auch Flächen vor Fenstern nutzbar.

Gegenüber einer konventionellen Fassadenverkleidung amortisiere sich die Mehrinvestition laut Spectral im Durchschnitt nach sechs bis zehn Jahren, abhängig von Transparenz und Ausrichtung. Verglichen mit einer Verkleidung plus separater Dachanlage seien die Kosten weitgehend vergleichbar. Mögliche Einsparungen bei der Kühlung im Sommer sind darin noch nicht eingerechnet.

Architektonische Hintergründe der Gründerinnen

Der architektonische Hintergrund der Gründerinnen prägt auch den Ansatz des Unternehmens. Péter hat an der Architectural Association School of Architecture in London studiert, Gulinska ist Architektin und Stadtplanerin. Solartechnik soll bei Spectral nicht als nachträglicher technischer Zusatz verstanden werden, sondern als Teil der Gebäudegestaltung. „Systeme wie dieses könnten das Aussehen unserer Gebäude und Städte in einer nachhaltigeren Zukunft mitgestalten“, sagen Péter und Gulinska.

Die Gründerinnen Zsuzsa Péter und Anna Gulinska. © Spectral

Business-Modell: Produkt oder Projektbegleitung

Beim Geschäftsmodell setzt Spectral auf zwei Varianten. Das System kann als eigenständiges Produkt bezogen und von den Planer:innen oder ausführenden Unternehmen der Kund:innen integriert werden. Alternativ übernimmt Spectral die Konfiguration, die Abstimmung mit der Statik sowie die Unterstützung bei Genehmigung und Umsetzung.

Nächster Schritt: Partner:innen gesucht

Konkrete Folgeaufträge gibt es laut Spectral noch nicht. Nach der Eisfabrik sucht das Startup aktiv nach Partner:innen für das nächste Projekt. „Die Eisfabrik hilft uns dabei sehr, weil Interessierte die Fassade jetzt vor Ort sehen können“, so Gulinska. Zielgruppe sind vor allem Eigentümer:innen von Gewerbe- und Industriegebäuden, Bauträger sowie Unternehmen mit ESG-Strategie, der Fokus liegt auf Bestandsgebäuden. Für 2027 plant Spectral erste Aktivitäten außerhalb Österreichs. Weiterentwickelt werden sollen vor allem die Unterkonstruktion und die Montage des Systems.

Finanziert ist Spectral bisher privat. Die Stadt Wien unterstützte das Pilotprojekt im Rahmen der Wiener Sonnenstrom-Offensive ideell. Für die nächsten Schritte prüft das Startup laut eigenen Angaben verschiedene Optionen, von Förderungen bis zu strategischen Partnerschaften.

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