20.04.2019

Quantentechnologie: Das werden die 4 größten Usecases

Rainer Blatt, Direktor des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation an der Universität Innsbruck, gilt als einer der weltweit renommiertesten Wissenschaftler im Bereich der Quanteninforma­tion. Für den brutkasten gab er einen Ausblick auf vier künftige Anwendungsbereiche dieser Technologie und wann diese unser Leben disruptiv verändern werden.
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Quantentechnologie
(c) IQOQI / C. Lackner

Rainer Blatt, dem heutigen Direktor des weltweit renommierten Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation an der Universität Innsbruck, ist es 2004 gelungen, zum ersten Mal Quanteninforma­tion zu teleportieren. Heute arbeitet er mit den Quantentechnologie-Fachkollegen Peter Zoller und Thomas Monz an der Realisierung des Quantencomputers. Sein Institut betreibt Rechner mit im internationalen Vergleich extrem hohen Qubits-Anzahlen und ist in Sachen Fehlerkorrektur-Forschung an der Weltspitze.

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

Dass Quantencomputer selbst zwar ein großer Teil Blatts Forschung sind, keinesfalls aber alleine im Mittelpunkt stehen, liegt an drei weiteren Kerntechnologien, die laut Blatt – auch die Europäische Union sieht das in ihrem Quanten-Manifest so – zuerst umgesetzt werden sollten: Quantenkommunikation, Quantensimulation und Quantensensoren werden unsere Welt gravierend verändern. Dies noch bevor die Computer in prognostizierten zehn bis 15 Jahren zur totalen Disruption führen werden.

1. |Die Kommunikationsrevolution: Absolut sichere Datenübertragung durch Quantentechnologie

“Wir sehen heute schon Firmen in den USA und in Europa, die Geräte zur Quantenkommunikation verkaufen”, erklärt Rainer Blatt. Diese Geräte würden Quantenkommunikation nutzen, um Nachrichten besonders sicher zu übertragen. Der Grund: Liest eine dritte Stelle Daten während der Übertragung aus, werden diese unausweichlich sofort zerstört – eine inhärente Eigenschaft der Technologie.

“Ein noch nicht mögliches, aber nächstes Ziel ist es, die Quantenkommunikation über lange Strecken verfügbar zu machen”, sagt Blatt. Die Schwierigkeit dabei: “Die verwendeten Lichtleitfasern sind zwar sehr transparent, aber über lange Strecken werden heute auch für die herkömmliche Datenübertragung ca. alle 100 Kilometer Verstärkerstrecken eingesetzt. Verstärken heißt aber, sie müssen die Information, die ankommt, lesen, verstärken und weitergeben. Das funktioniert mit Quanteninformation nicht, weil sie beim Lesen zerstört wird.”

Deswegen verlange diese Technologie nach sogenannten Quantenwiederholern, also “Stationen, die wie ein kleiner Quantencomputer funktionieren. Sie nehmen Information entgegen und geben diese mithilfe von Verschränkungsprotokollen weiter.” Gelingt es, dies technisch umzusetzen, wird die globale, absolut sichere Datenübertragung kommen. In fünf bis zehn Jahren sollen so Quanten-­Netzwerke zwischen großen Städten möglich sein. Der Entwicklungsplan der Europäischen Union sieht dabei auch erste Kreditkartensysteme auf uns zukommen, die auf dieser Technologie basieren. Ein europäisches Internet, das klassische und Quantenkommunikation miteinander verbindet, lässt laut Quan­ten-Timeline des offiziellen EU-Manifests noch über zehn Jahre auf sich warten.

2. | Sensoren für Zeitmessung: Kurzfristig das größte Anwen­­­dungspotenzial

“Schon heute beruht ein Großteil der Messtechnik auf atomaren Messungen, insbesondere die Messung der Zeit. Die Sekunde ist festgelegt als ein Neunmilliardstel einer Schwingung eines Cäsium-Atoms”, meint Blatt und gibt Ausblick auf die disruptive Kraft der Quantentechnologie. “Diese Messungen werden in Zukunft auf optische Schwingungen übertragen. Wir können dann Zeiten mit einer unvergleichlichen Präzision von bis zu 16 Stellen hinter dem Komma messen.”

Quanten-Glasfaserkommunikation, Navigation im Weltall und viele andere Gebiete, die auf extrem genauer Zeitmessung basieren, werden damit riesige Entwicklungsschritte machen. “Für meinen persönlichen Geschmack wird dieses Thema in der öffentlichen Diskussion viel zu sehr vernachlässig”, so Blatt: “Ich bin der Meinung, dass vor allem die Quantenmesstechnik in den nächsten Jahren viel mehr Anwendung finden wird als alle anderen Technologien.”

Quantensensoren für Schwerkraft oder Magnetismus sind heute kurz vor der Markteinführung. Navigationssysteme, die auf der Technologie beruhen, sollen laut EU-Plan in fünf bis zehn Jahren in handlichem Format erhältlich sein. Bis zur Integration im Handy dürfte die Technologie noch mehr als zehn Jahre brauchen. Eine Schätzung scheint hier schwierig.

3. | Material und Medikamente: Völlig neue Festkörper und chemische Verbindungen simulieren

“Wenn Sie Materialeigenschaften mittels Quantenmechanik studieren wollen, dann stellen Sie fest, dass Sie bereits bei 40 Atomen am Ende der Fahnenstange angelangt sind, selbst mit den besten Supercomputern dieser Welt. Aber: Die meisten Materialien bestehen aus mehr als 40 Atomen.”

Die Lösung liegt in der Quantensimulation: “Sie geben 40 richtigen Atomen genau jene Eigenschaften, die sie brauchen und lassen sie auf vorbestimmte Art und Weise wechselwirken. Die Phänomene, die sie dabei studieren können, kann kein Computer ausrechnen.” So werden sich in den nächsten fünf bis zehn Jahren komplexe Materialien mit disruptivem Nutzen in allen Industrien entwickeln. Auch die Arzneimittelherstellung soll davon gravierend profitieren.

4. | Quantenrechner überholen klassische Computer: “Das wird in den nächsten 10 oder 15 Jahren sicher passieren”

Blatts Vision: “Computer werden durch Quantencomputer ersetzt.” Sie kommunizieren über ein ultrasicheres Netz von Lichtleitungen, sie bauen auf die exaktest mögliche Zeitmessung und nutzen die gleichen Effekte wie die Quantensimu­lation. Die Quantencomputer haben das Potenzial – auch nach den Plänen der EU –, die größte Technologierevolution der Menschheitsge­schichte zu werden.

“Digitale Quantencomputer sind Maschinen, die mit Quantenhilfe über programmierte Schaltkreise echte Re­chenprobleme lösen können”, erklärt Blatt und beschreibt den technologischen Hintergrund: “Dazu müssen alle Rechenoperationen in sogenannte Gatteroperationen zerleget werden. Da sind wir noch nicht so weit, dass wir klassische Computer in ihrer Leistungsfähigkeit schlagen können. Aber: Wir sehen die Probleme und verstehen sie.”

Jetzt muss noch eine Reihe technischer Entwicklungen gemacht werden, bevor man die klassischen Computer abhängen kann. “Das wird in den nächsten 10 oder 15 Jahren sicher passieren”, meint Blatt. Die Auswirkungen auf Anwendungen der Optimierung, Big-Data-Analysen, Machine Learning und künstliche Intelligenz sowie Bilderkennung werden dabei am stärksten spürbar sein.


Dieser Beitrag erschien in gedruckter Form im brutkasten Print-Magazin #8 “Quantensprünge”.

⇒ zur Page des Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation

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Maimuna Mosser, Country Director Google Austria & Rainer Will, Geschäftsführer österreichischer Handelsverband
Maimuna Mosser, Country Director Google Austria & Rainer Will, Geschäftsführer österreichischer Handelsverband (c) Brutkasten

Künstliche Intelligenz hat in den letzten Jahren vor allem die digitale Welt geprägt. Weniger bekannt jedoch ist der Einfluss auf den österreichischen Handel. Neben Automatisierungsprozessen im Supply Management findet generative KI auch im Bereich des Costumer Care.

Am Dienstag versammelten sich deshalb Maimuna Mosser, Country Director Google Austria, Rainer Will, Geschäftsführer österreichischer Handelsverband und Joerg Bauer, Managing Director Sales, MediaMarkt Österreich für eine Pressekonferenz.

Dabei ging es nicht nur um die vom Google implementierten Anwendungen und wie diese von Konsument:innen verwendet werden, sondern auch konkret um den Einfluss von KI auf den österreichischen Handel und wie die MediaMarktSaturn Retail Group intern KI verwendet.

Konsument:innen informieren sich mehrheitlich online

“Unsere Fragen drehen sich einfach laufend darum: Wie können wir KI nutzen und was kann es bringen?”, sagt Maimuna Mosser, CEO von Google Austria, und betont die Wichtigkeit von Google für den Handel: im europaweiten Ranking der Suchmaschinen sprechen Konsument:innen Google das meiste Vertrauen aus. Das spiegelt sich auch in den Suchanfragen wider. Rund 61 Prozent der österreichischen Nutzer:innen informieren sich laut Smart Shopping Studie online nach neuen Produkten.

Um diese Menge an Anfragen präzise zu beantworten, greift Google wenig überraschend auf die Unterstützung durch KI-Modelle zurück – laut Mosser gilt das für alle Google Produkte. So auch für die Visuelle Suchengine “Google Lens”, also die Suche in reiner Bildform. “Wir haben rund 12 Milliarden visuelle Anfragen im Monat und davon ist bereits jede vierte kommerziell”, so Mosser.

Daneben gibt es auch im Bereich der Google Ads Neuerungen: Konkret wurde von Mosser hierbei die Anwendung von KI in der Tourismusbranche genannt, beispielsweise zur Erstellung statischer, neuartiger Bildern von Hotelzimmern auf Basis bereits vorhandener. Ob es für die Unternehmen am Ende tatsächlich hilfreich ist, ihre Bilder von einer KI zu generieren, sei dahingestellt.

“Der Handel war immer ein Innovationstreiber”

Erst im Juli dieses Jahres wurde eine von Google in Auftrag gegebene Studie der Implement Consulting Group veröffentlicht, welches Österreich bei gleicher Resourcennutzung ein potentielles Wirtschaftswachstum von 35 bis 40 Milliarden Euro rein durch die Nutzung von generativer KI zuschreibt. Das entspräche acht Prozent des BIP über die nächsten zehn Jahre – brutkasten berichtete.

Dieses Möglichkeit im volkswirtschaftlichen Wachstum liegt vor allem an der österreichischen Bereitschaft für Innovationen, angetrieben durch den Handel, meint Rainer Will vom österreichischen Handelsverband. “Man erkennt, dass unsere Unternehmen schon wahrgenommen haben, wie wichtig Innovation ist. Der Handel war immer ein Innovationstreiber”, so Will.

KI ist bereits bei 52 Prozent der Händler im Einsatz, wenn auch nur geringfügig wie etwa bei der Generierung von Produktbeschreibungen. Rund 37 Prozent der Händler verwenden KI-Tools breitflächig, etwa in der Prozesskette, beim Sortimentsmanagement oder auch im Marketing.

Die Studie der Implement Consulting Group zeigt im Trend eine klare Aufwärtsbewegung: 45 Prozent der Unternehmen planen, in den nächsten fünf Jahren in Künstliche Intelligenz zu investieren. Rund ein Drittel der österreichischen Unternehmen erwarten einen signifikanten Produktivitätsschub durch den Einsatz von generativer KI, wodurch etwa 2,8 Millionen Arbeitsplätze in Österreich künftig unterstützt werden können.

KI-Einsatz bei MediaMarkt & Saturn

Handelsunternehmen wie MediaMarkt & Saturn stellen sich die Frage: “Wie können wir hier diesen technischen Vorteil auch für uns nutzen?”, so Joerg Bauer. MediaMarkt & Saturn zählt sich zu den 37 Porzent, welche die breitflächige Anwendung von KI bereits implementierte.

Allem voran verwendet das Handelsunternehmen eine KI-basierte, interne Suchmaschine für Mitarbeiter:innen, welche firmeninterne Prozesse über einen Chat-Assistenten erklärt. Dieser soll vor allem vielschichtige SharePoint-Seiten obsolet machen.

Im Bereich Costumer Care spricht Bauer von First Level Support über einen Chat- & Voicebot welcher die Interaktion zu Kund:innen erleichtert. Im Kundenservice kommen diese Bots zum Einsatz, um Anfragen zu Öffnungszeiten, Rückgabeverfahren und Produktinformationen zu beantworten. Auch für Produktempfehlungen sowie bei SEO-Inhalten auf der Website verwendet der Konzern KI. 

Ziel des Handelsunternehmens ist es, einen generativen KI Costumer-Care-Hub zu entwickeln, welcher durch Echtzeitübersetzungen und durch Anpassung der Tonalität auf Emotionen der Konsument:innen reagieren kann. Zusätzlich soll der Costumer-Care-Hub unzeitgemäße Bedienungsanleitungen ersetzen und dem Handelsunternehmen, zeitaufwendige Support Anrufe aussparen. Dennoch spricht Bauer die menschliche Kundenberatung des Unternehmens nicht ab.

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