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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Das im August veröffentlichte Gesamtstaatliche Lagebild 2026 des Krisensicherheitsberaters im Bundeskanzleramt enthält einen Satz, der bislang wenig Beachtung fand: Angesichts der Cyberbedrohung rücke digitale Souveränität weiter in den Fokus der nationalen Sicherheit. Daraus leitet es eine unbequeme Handlungsoption ab, nämlich die Förderung von EU-Anbietern und den Verzicht auf externe Anbieter bei künftigen Beschaffungen. Im (ersten) Lagebild 2025 kam der Begriff nicht vor. Aus einem Standortthema wurde binnen eines Jahres eine Sicherheitsfrage.

Der Ist-Zustand ist bekannt. Verwaltung und Wirtschaft in Österreich laufen weitgehend auf Infrastruktur dreier US-Konzerne. Der CLOUD Act erlaubt US-Behörden den Zugriff auf Daten, die diese Unternehmen verarbeiten, unabhängig vom Standort des Rechenzentrums. Als Microsoft im Frühjahr 2025 plötzlich das Konto des Chefanklägers des Internationalen Strafgerichtshofs sperrte, wurde sichtbar, dass die Verfügbarkeit einer digitalen Grundleistung an einer Entscheidung außerhalb Europas hängen kann. Die Leistungsfähigkeit der Hyperscaler steht außer Streit. Zu klären ist, welche Funktionen ein Staat in fremder Hand belassen kann.

Vorbilder im öffentlichen Sektor

Das Österreichische Bundesheer hat mit der Umstellung auf LibreOffice die Kontrolle über einen zentralen Arbeitsplatzbaustein zurückgeholt, die Schweizer Armee migriert ihr Kommando Cyber auf openDesk.

Am weitesten gehen die Niederlande. Dort stellt die Regierung die gesamte Bundesverwaltung auf digitale Souveränität um. Seit Juli 2026 ist von US-Clouds für E-Mail und Dokumente abzuraten, Daten müssen in Europa bleiben und für jeden Dienst muss ein Ausstiegsplan vorliegen.

Sicherheit als Grundbedürfnis der Wirtschaft

Die Frage stellen sich zunehmend auch heimische Unternehmen. Sie wollen wissen, ob ihre Daten in Europa liegen, wer darauf zugreifen kann und ob der Dienst, auf dem ihr Tagesgeschäft läuft, morgen noch verfügbar ist. Souverän zu arbeiten heißt für sie vor allem, Sicherheit zu haben: dass Daten nicht von Drittstaaten abgegriffen werden können und dass sie sich auf die Infrastruktur, die ihr Geschäft trägt, tatsächlich verlassen können.

Anbieter, die diesen Wechsel möglich machen, gibt es in Österreich und Europa bereits. Sie stellen Rechenleistung, Plattformdienste und KI-Modelle bereit, die europäischem Recht unterliegen und deren Betrieb nachvollziehbar bleibt. Was ihnen fehlt, ist nicht die Kompetenz, sondern die Nachfrage, die sie in jene Größe trägt, in der sie für den Mittelstand zur echten Option werden.

Mehr als ein Hackathon

Im Mai 2026 haben das Bundeskanzleramt und die TU Austria dazu einen Public AI Hackathon veranstaltet. In 48 Stunden entwickelten 25 Talente Prototypen für die öffentliche Verwaltung, präsentiert vor Staatssekretär Alexander Pröll und einer Jury aus Verwaltung, Politik und Forschung. Das Format zeigt, dass der Wille zur Zusammenarbeit zwischen Staat und Nachwuchs vorhanden ist. Es zeigt auch, wo die Grenze liegt. Zwei Tage Hackathon ersetzen keine Strategie, mit der die Startup-Szene dauerhaft in den Aufbau souveräner Infrastruktur eingebunden wird. Auf einen Prototyp sollte eine Beschaffung folgen, auf eine Veranstaltung ein Förderprogramm, auf ein Teilnahmezertifikat ein zahlender Kunde.

Der Hebel heißt öffentliche Nachfrage

Genau hier liegt der Hebel für Österreich. Öffentliche Nachfrage entscheidet, ob heimische Anbieter jene Größe erreichen, die sie brauchen, um für die Wirtschaft eine echte Option zu sein. Wenn Bund, Länder und Förderstellen gezielt bei europäischen und österreichischen Anbietern beschaffen, stärkt das deren Marktposition und signalisiert der gesamten Startup-Branche, dass sich Investitionen in souveräne Technologie lohnen. Souveränität und Innovation stehen dabei nicht im Widerspruch, sie bedingen einander: Wer die Kontrolle über seine Infrastruktur behält, kann auf ihr aufbauen, statt sie nur zu mieten.

Für Österreich heißt das, die Empfehlung des Lagebilds über einzelne Prototypen hinaus zu denken. Jede Ausschreibung, jedes Förderprogramm und jede Anschlussfinanzierung entscheidet mit darüber, ob die österreichische Startup-Branche zu jenem Anbieter heranwächst, von dem Verwaltung, Sicherheitsbehörden und Mittelstand in zehn Jahren abhängen können. Wer Gründerinnen und Gründer heute mit mehr als einem Zertifikat ausstattet, entscheidet mit über die technologische Souveränität von morgen.


Über den Gastautor:

Mathias Lipp-Rosenthal ist Gründer der KI Schmiede, einer im Juni 2026 gestarteten Beratung, die Unternehmen im DACH-Raum bei der Einführung und Schulung von KI begleitet. Zuvor war er stellvertretender Klubdirektor der Neos und Mitgründer von Voter AI; die Gründung der KI Schmiede hat brutkasten hier bereits vorgestellt.

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