22.06.2023

Microsoft verspricht Quanten-Supercomputer innerhalb der nächsten Dekade

Microsoft ist nun in der Lage, sogenannte Majorana-Fermionen zu erzeugen. Dies sei ein erster "Step" in Richtung "Quanten-Supercomputer".
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Quanten-Supercompter, Mocrosoft, qubits
(c) Microsoft - Illustrativer Aufbau des Quanten-Supercomputers von Microsoft in einem Azure-Datenzentrum.

Im Rahmen seiner virtuellen Konferenz „Azure Quantum: Accelerating Scientific Discovery“ gab Microsoft bekannt, einen grundlegenden Durchbruch in der Physik geschafft zu haben. Dafür hat das Unternehmen die von Fachleuten geprüften Daten in einer Zeitschrift der „American Physical Society“ vorgelegt. Der US-Konzern habe damit „den ersten Meilenstein“ auf dem Weg zu einem Quanten-Supercomputer erreicht und sei nun in der Lage, sogenannte Majorana-Fermionen zu erzeugen und zu kontrollieren und damit auf dem Weg, ein neues, hardwaregeschütztes Qubit (in der Quanteninformatik, die Grundlage für Quantencomputer) zu entwickeln.

Quanten-Supercomputer: „Eher in Jahren statt Jahrzehnten“

Krysta Svore, Microsofts Vizepräsidentin für fortgeschrittene Quantenentwicklung, erzählte Techcrunch, dass das Unternehmen glaubt, dass es weniger als zehn Jahre dauern wird, um einen Quanten-Supercomputer mit diesen Qubits zu bauen – der zuverlässig eine Million Quantenoperationen pro Sekunde durchführen kann. Dies sei eine neue Messgröße, die Microsoft einführe, da die gesamte Branche bestrebt ist, die derzeitige Ära des lauten Quantencomputers im mittleren Maßstab (NISQ) zu überwinden. „Wir denken über unseren Fahrplan und die Zeit bis zum Quanten-Supercomputer eher in Jahren als in Jahrzehnten“, so Svore.

Stabilität als Vorteil

Majorana-Qubits haben den Vorteil, dass sie sehr stabil sind (vor allem im Vergleich zu herkömmlichen Techniken), aber auch extrem schwierig zu erzeugen. Die von Experten begutachtete Arbeit belegt, dass Microsoft diesen ersten „Milestone“ auf dem Weg zu einem Quanten-Supercomputer tatsächlich erreicht hat. Um zu diesem Punkt zu gelangen, hat das US-Unternehmen Ergebnisse von mehr Geräten und weitaus mehr Daten vorgelegt als vor einem Jahr, als es diese Arbeit erstmals ankündigt hatte.

Qubits und Code

„Heute befinden wir uns wirklich auf dieser grundlegenden Implementierungsebene“, so Svore weiter bei Techcrunch. „Wir haben lärmende Quantenmaschinen in mittlerem Maßstab. Sie basieren auf physikalischen Qubits und sind noch nicht zuverlässig genug, um etwas Praktisches oder Nützliches zu leisten. Weder für die Wissenschaft noch für die kommerzielle Industrie. Die nächste Stufe, die wir als Industrie erreichen müssen, ist die der Widerstandsfähigkeit. Wir müssen in der Lage sein, nicht nur mit physikalischen Qubits zu arbeiten, sondern diese physikalischen Qubits mit einem fehlerkorrigierenden Code zu versehen und sie als eine Einheit zu verwenden, die als logisches Qubit dient.“

Quanten-Supercomputer: Multiqubit-System als Ziel

Um diesen Punkt zu erreichen, brauche man einen Quantencomputer, der diese „eine Million zuverlässigen Quantenoperationen pro Sekunde“ und eine Fehlerrate von „einer pro Billion Operationen“ durchführen könne. Konkretes Ziel ist es, ein kleineres Multiqubit-System zu bauen und ein vollständiges Quantensystem zu demonstrieren.

Azure Quantum Elements und Copilot for Azure Quantum

Microsoft hat zudem nicht nur diese Roadmap vorgestellt, sondern auch „Azure Quantum Elements“, eine Plattform zur Beschleunigung wissenschaftlicher Entdeckungen durch die Kombination von Hochleistungscomputern, KI und Quantenphysik, sowie „Copilot for Azure Quantum“, ein speziell trainiertes KI-Modell, das Wissenschaftler:innen bei der Erstellung von Berechnungen und Simulationen im Quantenbereich helfen soll.

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Der Alpike ist aus Carbon gefertigt und wiegt 5,5 Kilogramm © Alpike

Ein Bergaufstieg, wie er im Buche steht: In der Ferne sind noch Kuhglocken zu hören und es sind nur noch wenige Schritte bis zum langersehnten Gipfelkreuz. Doch während die Anstrengung des Aufstiegs langsam vom euphorischen Gipfelgefühl abgelöst wird, schleicht sich ein anderer, weniger angenehmer Gedanke ein: Und jetzt das alles wieder runter. Die Knie schmerzen schon beim bloßen Gedanken, die Motivation lässt nach, und die Vorstellung des langweiligen Forstwegs zieht sich in Gedanken schon in die Länge. Genau damit soll dank Alpike jetzt Schluss sein: Mit dem Scooter am Rücken soll der Spaß am Berg, wenn es nach Lukas Jungmann und seinem Partner Edwin Meindl geht, beim Abstieg erst richtig losgehen.

Vom eigenen Bedürfnis zum Produkt

Lukas Jungmann führt das Designbüro Aberjung, Edwin Meindl das Konstruktionsbüro Micado und beide zieht es fast jedes Wochenende auf einen der unzähligen Berge ihrer Heimatregion Osttirol. „Ich glaube, die schönsten Storys entstehen, wenn du selber eigentlich das für dich baust“, erzählt Jungmann. Die erste Skizze des Alpikes lässt sich auf das Jahr 2021 datieren. Über die Jahre ist ein komplett aus Carbon gefertigtes Gefährt entstanden, das knapp fünf Kilogramm wiegt und sich am Gipfel in wenigen Sekunden aufbauen lässt. Zum Vergleich: Fünf Kilo entsprechen in etwa einer ausgewachsenen Hauskatze oder einem kleinen Hund, etwa einem Mops.

© Alpike

Fahrgefühl jenseits der Forstwege

Der Alpike grenzt sich bewusst von bisherigen, oft sperrigen Konzepten ab. Er kommt ohne Motor und ohne Sattel aus, was den Rider:innen ein besonderes Sicherheitsgefühl geben soll: Man steht dicht über dem Boden und könnte bei Hindernissen jederzeit sicher abspringen. Jungmann beschreibt den technischen Ansatz so: „Wir sind eine Mischung aus Fahrrad und Roller, ohne Motor. Es soll jetzt nicht nur eine Krücke sein, damit man irgendwie den Berg runterkommt, sondern es ist ein Performance-Gerät, was Spaß machen soll.“

Zudem soll das kompakte Design völlig neue Routen abseits breiter Wege eröffnen. „Wenn es steigiger wird, dann wirst du nicht das Mountainbike schultern und tragen“, erklärt Jungmann. Mit dem Alpike ließen sich hingegen auch schmale Steige bewältigen und Felspassagen durch leichtes Tragen überwinden, was mit dem Mountainbike schlichtweg unmöglich wäre.

Der geschulterte Alpike © Alpike

Skitourengeher:innen als potentielle Zielgruppe

Das Geschäftsmodell basiert auf dem Verkauf dieses Premium-Geräts, das für 3.900 Euro netto die Besitzer:in wechseln soll. Die ideale Zielgruppe sieht der Gründer in gut verdienenden Menschen zwischen 30 und 50 Jahren, die im Beruf stehen und bereit sind, nennenswerte Summen in hochwertige Sportausrüstung zu investieren. Von denen gäbe es in Osttirol einige, erklärt der Gründer.

Ein besonderes Potenzial liegt hierbei in einem aktuellen Markttrend: Da die Winter kürzer werden und der klassische Skitourenmarkt droht nach und nach einzubrechen, positioniert sich der Alpike als Sommer-Alternative. „Die Skitourengeher:innen investieren relativ fest in ihren Sport und haben eigentlich keine Alternative im Sommer. Die Leute haben mit dem Alpike dann trotzdem das Gefühl, rauf zu gehen und runter zu fahren, wie sie das vom Skitouren gewohnt sind“, so Jungmann.

© Alpike

Motorisierte, urbane Produktabwandlung

Neben der antriebslosen Sport-Variante bietet Alpike laut Website auch die „Urban“-Edition an – eine elektrische Last-Mile-Lösung für den städtischen Alltag. Sie wiegt zehn Kilogramm, leistet bis zu 1,8 kW und erreicht laut Unternehmen eine Höchstgeschwindigkeit von 40 km/h sowie eine Reichweite von 25 Kilometern. Der 260-Wh-Akku ist herausnehmbar und soll in 30 Minuten vollständig aufgeladen sein. Wie die Sport-Version lässt sich auch die Urban-Edition werkzeugfrei in 15 Sekunden zusammenfalten.

Launch für nächstes Frühjahr geplant

Bislang haben die Gründer die Entwicklung weitgehend ohne externes Kapital vorangetrieben und rund eine Million Euro, maßgeblich in Form von unbezahlten Arbeitsstunden, investiert. Derzeit laufen Verhandlungen, um einen externen Investor an Bord zu holen, der den finalen Go-to-Market-Schritt finanzieren soll.

Frisches Kapital wird nun für das Marketing, den Bau von großen Werkzeugen für die Serienfertigung sowie den Zusammenbau benötigt. Aktuell will man das Gerät als Mountainbike klassifizieren lassen. Im Frühjahr des nächsten Jahres soll der Alpike offiziell in den Handel kommen.

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Welche gesellschaftspolitischen Auswirkungen hat der Inhalt dieses Artikels?

Die Entwicklung eines Quanten-Supercomputers hat das Potenzial, großen Einfluss auf verschiedene Bereiche der Gesellschaft zu haben, wie beispielsweise Medizin, Finanzen, Energiesektor, Logistik und mehr. Mit der Fähigkeit, komplexe Berechnungen in kürzester Zeit durchzuführen, könnten große Fortschritte in der Wissenschaft und Technologie erzielt werden. Auf der anderen Seite birgt der Fortschritt der Quantencomputertechnologie auch Herausforderungen im Hinblick auf Sicherheit und Datenschutz, die angegangen werden müssen.

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Welche wirtschaftlichen Auswirkungen hat der Inhalt dieses Artikels?

Es wird erwartet, dass Microsoft innerhalb der nächsten Dekade einen Quanten-Supercomputer mit einer neuen Messgröße – einer Million zuverlässigen Quantenoperationen pro Sekunde – baut. Dies wird voraussichtlich zu einer signifikanten wirtschaftlichen und technologischen Veränderung führen und die Möglichkeiten für zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprojekte eröffnen. Die Einführung von Azure Quantum Elements und Copilot for Azure Quantum zeigt, dass Microsoft sich aktiv bemüht, die Nutzung von Quantencomputern in der Industrie und Wissenschaft zu beschleunigen und voranzutreiben.

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Welche Relevanz hat der Inhalt dieses Artikels für mich als Innovationsmanager:in?

Als Innovationsmanager:in sollten Sie sich über den Fortschritt in der Quanten-Computertechnologie im Allgemeinen und Microsofts Fortschritte auf diesem Gebiet im Besonderen im Klaren sein. Microsoft hat durch die Vorgehensweise von Majorana-Fermionen einen bedeutenden Durchbruch erzielt und arbeitet daran, einen Quanten-Supercomputer zu bauen, der in der Lage ist, eine Million Quantenoperationen pro Sekunde auszuführen. Dieser Fortschritt könnte die Art und Weise, wie wir Probleme angehen und lösen, revolutionieren, insbesondere für komplexe und umfangreiche Datensätze und Simulationen, was vielfältige Herausforderungen und Möglichkeiten im Bereich der Innovation bietet.

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Welche Relevanz hat der Inhalt dieses Artikels für mich als Investor:in?

Microsoft gibt bekannt, dass das Unternehmen auf dem Weg ist, einen Quanten-Supercomputer mit Qubits zu entwickeln, die zuverlässig eine Millionen Quantenoperationen pro Sekunde durchführen können. Das Unternehmen sieht den Zeitrahmen für die Entwicklung eines solchen Quanten-Supercomputers eher in Jahren als in Jahrzehnten. Dieser Fortschritt könnte langfristig große Auswirkungen auf verschiedene Branchen haben, insbesondere in Bereichen, die von schnelleren und leistungsfähigeren Rechenleistungen profitieren. Als Investor:in sollten Sie diese Entwicklung verfolgen, da sie die Zukunft der Technologie verändern könnte.

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Welche Relevanz hat der Inhalt dieses Artikels für mich als Politiker:in?

Als Politiker:in kann der Fortschritt in der Entwicklung von Quanten-Supercomputern von Microsoft von großer Bedeutung sein. Diese könnten in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Lösung komplexer Probleme in Bereichen wie der Forschung, Kryptographie und Datenanalyse spielen. Die Fähigkeit, Millionen von Quantenoperationen pro Sekunde durchzuführen, könnte auch große Auswirkungen auf die Geschwindigkeit und Effizienz von Berechnungen haben, die für Regierungsbehörden von Bedeutung sind. Es ist daher wichtig, über die Entwicklung solcher Technologien auf dem Laufenden zu bleiben und zu verstehen, wie sie unsere Politik und Gesellschaft beeinflussen könnten.

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Microsoft hat einen grundlegenden Durchbruch in der Physik erzielt, indem es sogenannte Majorana-Fermionen erzeugt und kontrolliert hat. Dieser Durchbruch bringt Microsoft einen Schritt näher an die Entwicklung von Quanten-Supercomputern, die in der Lage sind, Millionen von Quantenoperationen pro Sekunde auszuführen. Das Unternehmen behauptet, dass es weniger als zehn Jahre dauern wird, um einen solchen Quanten-Supercomputer zu bauen. Microsoft hat auch eine Plattform namens Azure Quantum Elements eingeführt, die die Kombination von Hochleistungscomputern, KI und Quantenphysik zur Beschleunigung wissenschaftlicher Entdeckungen ermöglicht.

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