16.04.2026
ENTWICKLUNG

Innsbrucker Quantenarchitektur von ParityQC verdoppelt Kapazität auf IBM-Hardware

ParityQC, ein Spinoff der Universität Innsbruck, liefert einen der bislang deutlichsten Belege dafür, dass europäisches Quantencomputing den Sprung aus dem Labor in die Industrie geschafft hat.
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Die beiden CEOs von ParityQC: Wolfgang Lechner und Magdalena Hauser. | © Günther Egger

Normale Computer rechnen mit sogenannten Bits. Quantencomputer hingegen nutzen Qubits, die gleichzeitig viele Zustände annehmen können. Vereinfacht gesagt: Sie können viele Möglichkeiten auf einmal durchrechnen, statt eine nach der anderen. Dadurch könnten sie bestimmte Probleme lösen, an denen selbst die leistungsfähigsten heutigen Supercomputer scheitern oder jahrelang rechnen würden.

Konkrete Anwendungsfelder liegen in der Entwicklung neuer Medikamente, komplexer Finanzmodelle oder dem Design neuer Materialien. Bislang ist Quantencomputing aber noch weitgehend Forschungsgebiet. Der Schritt in die Praxis ist das eigentlich Schwierige.

Das Innsbrucker Quanten-Unternehmen ParityQC soll gemeinsam mit IBM einen neuen Weltrekord bei der Quanten-Fourier-Transformation (QFT) aufgestellt haben. Konkret wurde dabei die bislang größte jemals gemessene QFT auf einem IBM Quantum Heron-Prozessor realisiert – mit 52 supraleitenden Qubits. Der bisherige Benchmark lag bei 27 Ionenfallen-Qubits und wurde erst vor 24 Monaten gesetzt. Die Kapazität wurde damit fast verdoppelt.

Europäische Quanteninnovation

Im Fokus der Leistung steht die Parity-Twine-Architektur des Unternehmens. Sie reduziert die Anzahl der notwendigen Rechenschritte erheblich, senkt das angesammelte Rauschen und erhöht die Genauigkeit. Das gelinge laut Unternehmen deshalb, weil auf sogenannte SWAP-Gatter verzichtet werden kann, die auf vielen Hardware-Plattformen eine Hauptquelle für Fehler und Overhead darstellen. Laut eigenen Angaben skaliert der Leistungsvorteil von Parity Twine gegenüber bekannten Alternativen exponentiell mit der Anzahl der Qubits.

„Dieser Meilenstein war nur durch die Synergie von IBMs neuester Quantenhardware und der ParityQC-Architektur möglich, die eine exponentielle Effizienzsteigerung ermöglicht“, sagen die Co-CEOs Wolfgang Lechner und Magdalena Hauser. Und weiter: „Was wir hier erleben, ist, dass die europäische Quanteninnovation weltweit eine Vorreiterrolle dabei einnimmt, theoretisches Potenzial in reale Leistung umzusetzen.“

Große Hoffnungen

Hermann Hauser, Investor bei ParityQC und Mitgründer des Chip-Architektur-Unternehmens ARM, zieht einen historischen Vergleich: „So wie die Verdopplung der Transistordichte einst das Zeitalter der integrierten Schaltkreise einläutete, markiert die Verdopplung der Quantencomputing-Kapazität den Eintritt des Quantencomputings in seine eigene Ära der exponentiellen Skalierung.“ Gemeint ist: Was damals mit normalen Chips passiert ist, dass sie immer leistungsfähiger wurden und eine ganze Industrie entstanden ist, könnte nun beim Quantencomputing beginnen.

„Die Demonstration von ParityQC, dass ihre Parity Twine-Anwendung diesen QFT-Benchmark erreicht hat – unter Verwendung von IBM-Quantenhardware –, ist ein vielversprechendes Beispiel dafür, wie die Anwendung auch auf Hardware-angepasste Implementierungen von Algorithmen ausgeweitet werden könnte, die komplexe, für die Industrie nützliche Optimierungsprobleme lösen, während sich unsere Hardware gemäß unserer Roadmap verbessert“, kommentiert Scott Crowder, Vice President bei IBM Quantum Adoption.

ParityQC als Vorzeige-Unternehmen im Quantenbereich

Das von Wolfgang Lechner und Magdalena Hauser gegründete Spinoff ParityQC gilt als eines der österreichischen Vorzeige-Unternehmen im Bereich Quantencomputer. Das Unternehmen wurde 2020 in Innsbruck gegründet und entwickelt eine Technologie, die auf einer patentierten Idee basiert, die Quantenphysiker Lechner in den 2010er-Jahren an der Universität Innsbruck entwickelt hat (brutkasten berichtete).

ParityQC baut dabei selbst keine Hardware. Das Unternehmen spezialisiert sich auf Quantenarchitektur. Dank Kunden wie dem japanischen Konzern NEC ist das Unternehmen nach eigenen Angaben seit 2023 profitabel – eine Seltenheit in der Quantenbranche (brutkasten berichtete).

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© zVg - Raphael Suchomel in Harvard.

Manche Wege sind direkt und vorgezeichnet – Schule, Bildung, Ausbildung und ein Job in dem Bereich, den man beherrscht. Andere sind von Umwegen gezeichnet, Mühsal und Zeiten, in denen man nicht weiß, wie es genau weitergehen soll. Raphael Suchomels Vita ist eine von den nicht-linearen.

„Plötzlich Mitternacht“

Er hat mit 18 die Schule zum ersten Mal abgebrochen und sich eine Vollzeitstelle gesucht. Der gebürtige Wiener schrieb sich fortan in eine Abendschule ein, brach jene aber – ein mal mit 19 und einmal mit 21 Jahren – wiederholt ab. Doch der Gedanke des endgültigen Aufgebens war keiner und im jungen Mann schlicht nicht vorhanden. So war es dann mit 22 soweit: der vierte Versuch, die Matura nachzuholen, gelang.

„Ich war in einer Abendschule im 21. Bezirk“, erinnert sich der 27-Jährige. „Von neun bis 17 Uhr Vollzeitjob, dann Unterricht bis halb zehn und anschließend noch Training. Und plötzlich war es Mitternacht.“

Zwei Jahre lang bestimmte dieser straffe Rhythmus seinen Alltag. Trotz der Doppelbelastung hielt der heutige Wahl-Hagenberger durch – und schloss die Abendschule schließlich mit ausgezeichnetem Erfolg ab.

Studium in Hagenberg

Es folgte ein Umzug von Wien nach Oberösterreich und der Start des ersten Jahrgangs des damals neu geschaffenen Bachelorstudiums „Artificial Intelligence Solutions“ an der University of Applied Sciences Upper Austria in Hagenberg.

Suchomel gehörte zudem zu den Mitgründern der Young AI Leaders Linz, einer lokalen Community innerhalb der AI-for-Good-Initiative der International Telecommunication Union der Vereinten Nationen. Die Gruppe bringt junge Menschen aus Forschung und Technologie zusammen und organisiert unter anderem Hackathons und Diskussionsveranstaltungen rund um Künstliche Intelligenz.

© Harvard/zVg – Eine 3D-Simulation eines schwach elektrischen Fisches.

Nach rund 100 verschickten Mails – die meisten davon blieben unbeantwortet – gelang es Suchomel schließlich, einen Forschungsaufenthalt als Praktikant an der Harvard Medical School zu ergattern. Dort befindet er sich auch heute und forscht an der Schnittstelle von Künstlicher Intelligenz und Neurowissenschaften.

Im Mittelpunkt seiner Arbeit stehen biologisch fundierte künstliche Agenten. Vereinfacht gesagt, bauen die Forschenden in Harvard virtuelle Tiere im Computer. Diese Tiere bekommen künstliche neuronale Netze und bestimmte Sinneswahrnehmungen und Bewegungsmöglichkeiten, die sich an echten Tieren orientieren. Anschließend lernen sie mit einer Methode namens „Reinforcement Learning“. Dabei wird ihnen nicht jede Handlung vorgegeben. Sie probieren unterschiedliche Verhaltensweisen aus und lernen über Belohnungen und Nachteile selbst, welche Strategien erfolgreich sind.

„Schauen wie sich Agent verhält“

„Wir kennen aus der Biologie die körperlichen Einschränkungen von Fischen“, erklärt Suchomel. „Wir wissen, wie sich Augen im Winkel bewegen, wie schnell sie sind und welche anderen biologischen Einschränkungen es gibt. Und wir statten einen ‚Reinforcement-Learning‘-Agenten mit diesem Wissen aus: Wir simulieren den Körper eines Fisches, sodass er über diesen Körper mit der Umwelt und mit anderen Fischen kommuniziert. Das schicken wir durch eine ‚Reinforcement-Learning‘-Umgebung, simulieren Trajektorien und schauen, wie sich der Agent verhält.“

Die Simulation funktioniert wie ein virtuelles Labor. Forscher können einzelne Sinneskanäle ausschalten, Kommunikationssignale verändern oder die Umwelt der Agenten manipulieren und beobachten, wie sich ihr Verhalten verändert. Damit sollen Hypothesen darüber entwickelt werden, warum bestimmte Verhaltensweisen entstehen und welche Mechanismen dahinterstecken. Solche Hypothesen sollen anschließend gezielter in Experimenten mit echten Tieren überprüft werden können.

Der Vorteil hierbei sei, dass man nicht jedes Verhalten explizit programmieren müsse, sondern durch die Kombination aus Körper, biologischen Einschränkungen, Umwelt und „Reinforcement Learning“ Verhalten entstehen lassen könne, das möglicherweise dem Verhalten echter Fische ähnelt. So soll — und das ist das Ziel — Forschung günstiger und schneller werden, sagt Suchomel. Man könne zudem Variablen besser isolieren und kontrollieren und neuronale Netze viel genauer analysieren. Das wäre bei echten Fischen teilweise sogar viel schwieriger, vor allem wenn man ihr Zusammenspiel mit anderen Fischen untersuchen möchte.

Künstliche und natürliche Intelligenz

Die Harvard Medical School und andere Institute verfolgen seit Längerem das Ziel, KI zu nutzen, um natürliche Intelligenz besser zu verstehen – und umgekehrt auch natürliche Intelligenz für die Entwicklung von KI zu nutzen.

„Dafür gibt es im KI-Bereich viele verschiedene Methoden und Ansätze, die sich an Beobachtungen aus der Natur orientieren. Gleichzeitig gibt es immer mehr Forschung an der Schnittstelle von KI und Biologie, bei der KI-Forscher und Biologen zusammenarbeiten“, sagt Suchomel. „Wenn man beispielsweise genau weiß, wie die Umgebung aussieht, und gleichzeitig die Kommunikation eines Fisches beobachtet, könnte man künftig elektrische Signale interpretieren. So lässt sich etwa erkennen, dass ein bestimmtes Signal ausgesendet wird, weil sich der Fisch bedroht fühlt. Dadurch könnte man nicht nur einzelne Fische, sondern auch die Gruppendynamik analysieren – und besser verstehen, wie sich die Tiere untereinander und in ihrer Umwelt verhalten.“

Suchomels Praktikum in Harvard reicht noch bis Februar, danach führt ihn den Weg nach Belgien an die KU Leuven – eine, wie er sagt „der besten Unis in Europa wenn es um KI geht“. Anschließend möchte er in einen „starken Master“ reinkommen und weiter an KI forschen. Wo das sein wird, sei erstmal zweitrangig: „Hauptsache starke Labs.“

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