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02.12.2021

14:12

Zukunftstechnologie

Amazons Quanten-Cloud: Vom Forschungslabor in die industrielle Anwendung

Von: Kevin Knitterscheidt

Quantencomputer sind für den kommerziellen Einsatz kaum zu gebrauchen. Doch Unternehmen wie BMW arbeiten bereits an industriellen Anwendungen – ohne eigenes Gerät.

AWS arbeitet zudem an eigenen Quantenprozessoren, die den Kunden dann in Zukunft ähnlich wie andere selbst entwickelte Chips über die Cloud zur Verfügung gestellt werden sollen. Bloomberg

Das Logo von Amazon Web Services

AWS arbeitet zudem an eigenen Quantenprozessoren, die den Kunden dann in Zukunft ähnlich wie andere selbst entwickelte Chips über die Cloud zur Verfügung gestellt werden sollen.

Las Vegas Die sechs Roboterarme in der Montagelinie von BMW bewegen sich zügig um die Fahrzeugkarosserie herum. Innerhalb weniger Sekunden versiegeln sie mit ihren Spitzen kaum sichtbare Schweißnähte mit einer PVC-Beschichtung, um die empfindlichen Stellen vor Korrosion und anderen negativen Einflüssen zu schützen.

Das Video, das der Autohersteller am Mittwoch auf der AWS-Entwicklerkonferenz Reinvent in Las Vegas zeigte, soll demonstrieren, wie hochautomatisiert und effizient dieser Prozess bereits ist. Doch mit Quantencomputern wäre BMW in der Lage, den Vorgang noch effizienter zu gestalten – dank aufwendiger Berechnungen, zu denen heutige Prozessoren nicht in der Lage sind.

„Wir bauen jeden Tag etwa 10.000 Fahrzeuge“, erklärte Andre Luckow, Leiter der Abteilung für neu aufkommende Technologien bei BMW, den anwesenden Entwicklern die Motivation des Konzerns, sich mit Quantencomputern zu beschäftigen. „Insgesamt haben wir mehr als 50 Anwendungsfälle gefunden, mit denen wir das Potenzial der Technologie genauer erforschen wollen.“

Um das zu tun, schloss BMW sich vor einiger Zeit mit Amazon Web Services (AWS) zusammen, der Cloud-Sparte des E-Commerce-Konzerns. Mit seinem Dienst „Braket“ bietet der seinen Kunden gegen eine Nutzungsgebühr einen Zugang zu verschiedenen Quantencomputern an. So lässt sich schon heute Software für einen Quantencomputer entwickeln, ohne in einen eigenen investieren zu müssen.

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    Quantencomputer sind derzeit noch ein großes Versprechen

    Dabei besteht die Technologie derzeit noch vor allem aus einem großen Versprechen. Zwar haben große Hersteller wie IBM und Google sowie Start-ups wie D-Wave, IonQ und Rigetti bereits erste Geräte erfolgreich in den Markt gebracht. Allerdings handelt es sich dabei eher um Forschungsgeräte, die im kommerziellen Einsatz an klassische Prozessoren noch nicht herankommen.

    Gemein ist ihnen allerdings, dass sich ihre Funktionsweise fundamental von traditionellen Rechenmaschinen unterscheidet. Statt elektrischer Zustände, die sich als null und eins, also an und aus, darstellen lassen, setzen Quantencomputer bei der Berechnung auf quantenmechanische Zustände, die unendlich viele Formen annehmen können.

    Das ermöglicht eine viel größere Rechenleistung – und soll langfristig dabei helfen, komplexe Berechnungen oder etwa die Suche in extrem großen Datenbanken erheblich zu beschleunigen. Allerdings sind die Prozessoren sehr empfindlich und fehleranfällig. Gleichzeitig braucht es völlig neue Programmiersprachen, um mit ihnen zu interagieren.

    Trotz des frühen Entwicklungsstadiums sind Experten daher überzeugt, dass es sich lohnt, sich früh mit der Technologie zu beschäftigen. So empfiehlt etwa die Beratungsgesellschaft Gartner ihren Kunden, schon jetzt Anwendungsfälle zu entwickeln, um startklar zu sein, wenn leistungsfähige Quantencomputer zur Verfügung stehen.

    „Früh anzufangen ist die sicherste Art, einen Erfolg zu erzielen“, so die Einschätzung von Gartner-Analyst Chirag Dekate. Zwar sei der aktuelle Stand der Technologie allenfalls als „embryonisch“ zu bezeichnen – dennoch würden laut Gartner-Schätzung bis 2025 rund 40 Prozent aller Großkonzerne entsprechende Initiativen auf den Weg bringen.

    VW, Enel und Amgen forschen an Quantentechnologien

    So arbeitet neben BMW auch der Konkurrent Volkswagen mit AWS an eigenen Anwendungsfällen für Quantencomputer. Auch der Energieversorger Enel oder der US-Biotech-Konzern Amgen zählen zu den Kunden – ebenso wie zahlreiche Forschungseinrichtungen, die häufig das Verhalten der Computer selbst erforschen.

    Dabei hebt Simone Severini, Leiter der AWS-Einheit für Quantencomputer sowie Professor am University College London (UCL), im Gespräch mit dem Handelsblatt hervor, dass in der Forschung derzeit wahrscheinlich noch das größte Potenzial heutiger Quantenprozessoren liege.

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    „Es gibt derzeit keinen kommerziellen Anwendungsfall, bei dem heutige Quantencomputer herkömmlichen Prozessoren überlegen wären“, so Severini. Für viele Großkonzerne liege der Wert derzeit aber darin, mögliche zukünftige Auswirkungen der Technologie auf das eigene Geschäft besser abschätzen zu können. „Bildung ist dabei fundamental.“

    Um die Lücke zwischen dem Versprechen und der Realität weiter zu schließen, arbeitet AWS zudem an eigenen Quantenprozessoren, die den Kunden dann in Zukunft ähnlich wie andere selbst entwickelte Chips über die Cloud zur Verfügung gestellt werden sollen.

    Dafür hat der Konzern erst vor zwei Monaten ein neues Zentrum für Quantencomputing nahe der renommierten Caltech-Universität im kalifornischen Pasadena eröffnet. Gleichzeitig betreibt das Unternehmen mit dem „Quantum Solutions Lab“ auch eine Art Bildungseinrichtung, die sich sowohl an Forscher als auch an Unternehmen richtet.

    Verschiedene Anwendungen in der Produktion

    Auch für BMW steht bei den eigenen Quanten-Aktivitäten der Aufbau von Kompetenzen im Vordergrund. So hat der Autobauer im Sommer einen Innovationswettbewerb gestartet, in dem die Teilnehmer verschiedene Anwendungen entwickeln sollen, die BMW bei verschiedenen Problemen in der Entwicklung oder in der Produktion helfen können.

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    Neben den Robotern in der Montagelinie sollen so etwa auch die Simulation von Metallverformungsprozessen verbessert oder die optimale Positionierung von Sensorsystemen am Fahrzeug analysiert werden. „Es gibt eine Reihe solcher mathematischer Probleme, die sich mit konventionellen Methoden nicht lösen lassen“, so BMW-Manager Luckow.

    In der kommenden Woche sollen die Ergebnisse bekannt gegeben werden. Die Gewinner sollen einen Auftrag von BMW bekommen, ihre Lösung in die Praxis zu überführen. „Wir glauben daran, dass wir durch die Entwicklung konkreter Praxisbeispiele dazu beitragen können, dass auch die Hardware weiterentwickelt wird“, so Luckow.

    Doch bis es tatsächlich so weit ist, könnte es noch einige Zeit dauern. So schätzen viele Experten, dass die Technologie in der Breite wahrscheinlich erst in fünf bis zehn Jahren zur Verfügung steht. Auch AWS-Manager Severini will kein konkretes Datum dafür nennen, wann der Konzern einen ersten Prozessor auf den Markt bringt. „Es ist ein Langzeitinvestment.“

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