23.04.2018

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?
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Quantencomputer
(c) fotolia.com - Sergey Tarasov

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

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Laura Raggl | (c) Wirtschaftsagentur Wien / Karin Hackl

Die Vorbereitungen für Österreichs größtes Startup Festival laufen bereits auf Hochtouren. Zum mittlerweile vierten Mal wird die ViennaUP vom 3. bis 9. Juni in Wien über die Bühne gehen. Auch in diesem Jahr tragen über 35 Partnerorganisationen aus der lokalen und internationalen Startup-Community das dezentrale Startup-Festival.

Das Programm bietet über 50 Veranstaltungen, die an bekannten Orten in der ganzen Stadt stattfinden werden – angefangen von Co-Working-Spaces über Konferenzsäle bis hin zur weltbekannten Hofburg. Neben Gründer:innen, Technikbegeisterten und Vertreter:innen aus der Kreativ-Szene sind auch in diesem Jahr wieder Investor:innen aus dem In- und Ausland mit am Start.

Laura Raggl gibt Tipps für Gründer:innen

Unter den Investor:innen ist auch Laura Raggl, die mit ihrer 2022 gestarteten Angel-Investoren-Gruppe ROI Ventures aktuell über 18 Startup-Beteiligungen hält. Dazu zählen bekannte Startups wie Magic.dev, das erst im Feber den Abschluss einer Finanzierungsrunde in Höhe von 117 Millionen US-Dollar bekannt gab.

“Mit der Teilnahme an der ViennaUP verfolge ich in erster Linie das Ziel, mich mit internationalen Investor:innen zu connecten und spannende Startups zu treffen. Ich habe mir bereits für jeden Tag ein Event ausgesucht”, so Raggl über ihre bevorstehende Teilnahme.

Ihren ganz persönlichen Start der ViennaUP macht sie mit der Veranstaltung Conversations with Calm/Storm Ventures. Das Event wird von Europas aktivsten HealthTech-Investor Calm/Storm Ventures organisiert und bietet neben Networking-Session auch ein inhaltliches Rahmenprogramm. So wird beispielsweise Carina Roth in einer der Sessions ihre Learnings teilen, wie sie von einer Gründerin zu einer Investorin wurde.

(c) Wirtschaftsagentur Wien / Karin Hackl

Connect Day und Investors Breakfast

Gründer:innen, die sich gerade im Fundraising befinden und mit Investor:innen in Kontakt treten wollen, sollen sich laut Raggl unbedingt auch für den Connect Day anmelden. Dieser zählt zur größten Networking-Veranstaltung des Startup-Festivals und wird am 4. Juni stattfinden. Traditionsgemäß ist der Corporate Reverse Pitch im Rahmen des Connect Day ein starker Anziehungspunkt für viele Teilnehmer:innen. Corporates präsentieren dabei ihre Lösungen, nach denen sie suchen.

Zudem empfiehlt Raggl Gründer:innen auch das 1:1 On-site-Matchmaking zu nutzen. “Gründer:innen sollten natürlich keine Events verpassen, wo Investor:innen vor Ort sind. Der Connect Day eignet sich dafür natürlich ideal. Bereits im Vorfeld des Events kann man eine Vorauswahl treffen und sich über eine Plattform vernetzen”, so Raggl. Mehr über die Teilnahmemöglichkeiten könnt ihr auch hier nachlesen.

Den Auftakt zum Connect Day bildet übrigens das Investors Breakfast, das von invest.austria organisiert wird und auf die Zielgruppe der Investor:innen zugeschnitten ist. Bei einem traditionellen Wiener Frühstück treffen sich Business Angels und Vertreter:innen aus der VC und PE-Community. Im Zentrum steht der Austausch, um sich unter anderem für künftige Co-Investments zusammenzuschließen.

© Wirtschaftsagentur Wien / Philipp Lipiarski

Lead Today. Shape. Tomorrow, Manufacturing Day, Impact Days und Tipps zum Networking

Weiters empfiehlt Raggl für Gründer:innen auch das zweitägige Event Lead Today. Shape Tomorrow., das vom 5. Juni bis zum 6 Juni im Wiener MAK von Female Founders organisiert wird. Im Rahmen der Veranstaltung kommen Startups, Investor:innen und Vertreter:innen aus dem Innovationscommunity zusammen. Neben Workshops und Roundtables wird es auch hier die Möglichkeit für 1:1 Meetings geben.

Zudem rät die Investorin Gründer:innen: “Mit einer guten Vorbereitung kann man am Event zielgerichteter Investor:innen ansprechen. Zudem sollte man darauf achten, welchen Investmentfokus die jeweiligen Investor:innen haben, mit denen man in Kontakt treten möchte.” Und sie merkt an: “Investor:innen kann man auch schon vor den Events anschreiben. Man muss dabei nicht unbedingt sofort das ganze Pitch Deck mitschicken, jedoch sollte man einen kurzes Umriss des Startups geben.”

Weitere Veranstaltungen, die Gründer:innen im Blick behalten sollten, sind laut Raggl die Impact Days, die vom 5. bis 7. Juni in der Hofburg stattfinden und der Manufacturing Day. Dieser geht am 6. Juni in der Aula der Wissenschaft über die Bühne. Auch hier werden internationale Investor:innen und Startup-Gründer:innen vor Ort sein, um Kooperationsmöglichkeiten auszuloten.

“Bei der ViennaUP kommen immer auch internationale Startups nach Wien. Als Investorin ist dies ein großer Mehrwert, um mit Gründer:innen hier in Wien direkt in Kontakt zu treten. Dazu zählen auch einige unserer Portfolio-Startups”, so Raggl.

Homebase und Wiener Kaffeehäuser vermitteln das Wiener Lebensgefühl

Netzwerken kann man aber nicht nur auf den zahlreichen Events der Programm-Partner. Auch in diesem Jahr bietet die ViennaUP mit der Homebase am Karlsplatz eine zentralen Treffpunkt. Teilnehmer:innen aus dem In- und Ausland können dort bei einem speziellen Musikprogramm das Wiener Lebensgefühl genießen. Zudem beteiligen sich auch Kaffeehäuser als Partner im Rahmen der ViennaUP.

Wien als die lebenswerteste Stadt der Welt bietet auch abseits der ViennaUP für Gründer:innen eine idealen Nährboden, um sich ein Business aufzubauen. Davon ist auch Raggl überzeugt: “Wien ist ein unfassbar attraktiver Standort. Die Büroflächen sind im internationalen Vergleich noch relativ günstig, aber auch die Lebenskosten sind niedriger als in anderen europäischen Metropolen. Das wirkt sich schlussendlich auch auf den Runway von Gründer:innen aus”. Abschließend verweist sie auf die Programme der Wirtschaftsagentur Wien, die Gründer:innen ganzjährig unterstützen. Mehr darüber könnt ihr auch auf der Website der Wirtschaftsagentur Wien erfahren.


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