Die Zukunft des Quantencomputings: Vorhersagen für 2024 und darüber hinaus

Glasfaserkabel als Ersatz für Quantencomputer

Das Jahr 2023 begann damit, dass viele Wirtschaftsführer von der allgemeinen Einführung der generativen KI überrumpelt wurden. Jetzt, da wir darüber nachdenken, welche Trends uns im Jahr 2024 erwarten, ist es das Quantencomputing, das in Unternehmen auf der ganzen Welt immer mehr den Spürsinn für Technik weckt.

Kritiker haben das Quantencomputing oft als überbewertet abgetan. Doch jetzt, da es sich anschickt, in den Mittelpunkt des Interesses zu rücken, werden alle Augen darauf gerichtet sein, ob es das Versprechen eines seismischen Wandels in der Rechenleistung einlösen kann.

Das transformative Potenzial des Quantencomputings geht mit ethischen und sicherheitstechnischen Herausforderungen einher, die einen ausgewogenen und sachkundigen Ansatz seitens der Unternehmen und insbesondere der Behörden erfordern.

Es wird erwartet, dass das Quantencomputing im Jahr 2024 von physikalischen Qubits zu fehlerbereinigten logischen Qubits übergeht und die weltweite Zusammenarbeit in der Quantenforschung zunimmt – ein wichtiges Jahr für die Technologie.

Die jüngste Ankündigung von Atom Computing, einen Quantencomputer mit 1.225 Qubits zu bauen und damit den bisherigen Spitzenreiter Osprey von IBM fast um das Dreifache zu übertreffen, unterstreicht, dass wir an der Schwelle zu einer neuen Ära des Computings stehen. Dieser Sprung verstärkt das Potenzial der Quanteninformatik, Sektoren wie die Pharmazie und die Cybersicherheit zu revolutionieren und Berechnungen von unvorstellbarer Komplexität zu ermöglichen.

Es setzt sich jedoch immer mehr die Überzeugung durch, dass die Qualität der Qubits den Ausschlag für das Quantencomputing geben wird und nicht die bloße Quantität.

Gehen wir also der Frage nach: Hat die Quanteninformatik eine Zukunft?

Qualität der Qubits über Quantität

John Prisco ist der Ansicht, dass sich der Markt für Quantencomputer im Jahr 2024 verändern wird und sich von der Besessenheit mit den Konzepten des Quantenvorteils und der Anzahl der Roh-Qubits verabschiedet. Stattdessen wird sich die Branche auf die kritischere Frage der Fehlerkorrektur und praktische Problemlösungsanwendungen konzentrieren.

“Es wird erwartet, dass die Quantencomputer-Giganten ihre Bemühungen auf die logische Qubit-Anzahl ausrichten und der Qualität der Qubits Vorrang vor der schieren Quantität einräumen, die bisher die Diskussionen beherrscht hat.”

Leider wird das Jahr 2024 möglicherweise keine entscheidende Konsolidierung der Designmodalitäten von Quantencomputern bringen, aber diese Ungewissheit stellt eine Herausforderung für die allgemeine Entwicklung und den Fokus der Branche dar.

“Der Quantencomputermarkt steht kurz vor dem Wegfall einer der derzeitigen Modalitäten, was bedeutet, dass 2024 kein Entwicklungsschwerpunkt erreicht wird – ein schlechtes Zeichen, da die Branche den Übergang von schlagzeilenträchtigen Leistungen zu greifbaren Auswirkungen in der realen Welt anstrebt.”

Der Wechsel von einem reinen Zahlenspiel zu einer Betonung von Fehlerkorrektur und funktionalen Anwendungen bedeutet eine Reifung des Bereichs. Obwohl dieser Übergang mit Unsicherheiten behaftet ist, stellt er einen kritischen Punkt dar.

“Während sich die Branche mit der Umsetzung theoretischer Fähigkeiten in reale Anwendungen auseinandersetzt, stellt sich ein weiteres Problem: die Auswirkungen des Quantencomputings auf die Datensicherheit, insbesondere die Frage, wie Hacker diese neue Technologie ausnutzen könnten, um heute verschlüsselte Daten zu speichern und morgen zu entschlüsseln.”

Hacker werden Daten speichern, um sie später zu entschlüsseln

Fred Rivain, CTO von Dashlane, warnt zur rechten Zeit vor der Geschwindigkeit, mit der die Quantentechnologie voranschreitet, und weist darauf hin, dass der Bedarf an quantenresistenten Verschlüsselungsmethoden nicht länger optional ist.

Die drohende Gefahr, dass ein Quantencomputer aktuelle Verschlüsselungsstandards wie RSA- oder ECC-Verschlüsselungsalgorithmen bricht, unterstreicht die Notwendigkeit für Unternehmen jeder Größe und Branche, zu prüfen, wo sie gefährdet sind, und noch heute auf Post-Quantum-Kryptografie umzustellen.

“Das Risiko für Institutionen und Unternehmen ist real: Hacker und Schurkenstaaten versuchen wahrscheinlich bereits, verschlüsselte Daten zu stehlen, zu horten und zu speichern, in der Hoffnung, dass sie diese in Zukunft knacken können.”

Wir erwarten, dass das NIST im nächsten Jahr “Runde 4” der standardisierten Post-Quantum-Algorithmen ankündigen wird, die in wichtige kryptografische Bibliotheken wie libsodium integriert werden, damit alle Entwickler sie verwenden können. Während Pioniere wie Cloudflare und Signal mit der Umsetzung in der Praxis begonnen haben, bleibt eine breitere Akzeptanz eine langfristige Perspektive. Die Motivation für einen Wandel könnte trotz des Drängens des Weißen Hauses ein Jahr-2000-ähnliches Ereignis erfordern.

Rebecca Krauthammer, Mitbegründerin und Chief Product Officer bei QuSecure, warnt ebenfalls davor, dass sich die Bedrohungslandschaft mit den Fortschritten des Quantencomputings weiterentwickeln wird.

“Mit den Fortschritten des Quantencomputings und KI-gesteuerten Angriffen wird eine neue Art von Cyber-Bedrohungen auftauchen. Cybersecurity-Teams werden nicht nur mit der Verteidigung gegen herkömmliche Malware und Sicherheitsverletzungen betraut, sondern auch mit quantenorientierten Store-now-decrypt-later-Angriffen, feindlichen Taktiken des maschinellen Lernens und KI-gesteuerten Social-Engineering-Methoden.”

Dies erfordert ein breiteres Spektrum an Fähigkeiten für Cybersicherheitsexperten und fortschrittlichere Verteidigungswerkzeuge und -plattformen.

Missverständnisse über Quantencomputer

Es gibt viele Missverständnisse über Quantencomputer. Tony Uttley, President & Chief Operating Officer von Quantinuum, wies darauf hin, dass Quantencomputer nicht erst in zehn oder 15 Jahren verfügbar sein werden.

“Wir haben schon jetzt Quantencomputer, die Dinge tun können, die klassische Computer nicht können. Ein weiteres Missverständnis ist, dass Quantencomputer nur für eine Sache gut sein werden”.

Uttley erläuterte, dass der Schwerpunkt der Entwicklung von Quantencomputern zwar in erster Linie auf Geschäftsanwendungen lag, die Technologie jedoch ungewollt zu einem Wendepunkt für komplexe wissenschaftliche Herausforderungen geworden ist. So können beispielsweise Probleme der Physik der kondensierten Materie und der Hochenergiephysik, die oft in den Zuständigkeitsbereich von Organisationen wie dem CERN und Projekten wie dem Large Hadron Collider fallen, nun auf eine Weise angegangen werden, die man zuvor für unmöglich hielt.

“Die Geschichte der Menschheit hat uns gelehrt, dass, wenn man brillanten Menschen unglaubliche Werkzeuge in die Hand gibt, sie etwas finden werden, was sie damit machen können. Wir erleben, dass sich das in Echtzeit abspielt.”

Im Grunde ist das Quantencomputing zu einem transformativen Werkzeug geworden, das theoretische Konzepte greifbar macht und uns ein neues Objektiv bietet, durch das wir das Universum verstehen können.

“Ich freue mich darauf, mit dem Mythos aufzuräumen, dass das Quantencomputing noch ein Jahrzehnt entfernt ist und dass es nur eine Lösung für eine Sache gibt.”

Welche Sektoren wird das Quantencomputing beeinflussen?

Finanzdienstleister, Großbanken und Handelsunternehmen nutzen Quantenkapazitäten zur Portfoliooptimierung und zur verbesserten Betrugserkennung. Der Pharmasektor hat Quantencomputer für die effiziente Entdeckung von Medikamenten im Blick. Gleichzeitig erforschen Unternehmen, die sich auf Nachhaltigkeit konzentrieren, neue Materialwissenschaften, wie die Arbeit von BMW und Airbus an Wasserstoffbrennstoffzellen zeigt.

“Quantencomputing verspricht auch, regulierte Branchen vom Gesundheitswesen bis zur Luftfahrt zu revolutionieren, indem es die dringend benötigte Transparenz und Nachvollziehbarkeit in KI-Algorithmen schafft und so das ‘Blackbox’-Problem bei KI-Entscheidungen entschärft.”

Allerdings sind die Risiken ebenso groß wie die Vorteile. Ein großes Problem ist die Datenverschlüsselung, da Algorithmen wie der Shor-Algorithmus gezeigt haben, dass Quantencomputer potenziell bestehende Verschlüsselungsmethoden knacken können. Dies führt nicht nur zu technischen Herausforderungen, sondern auch zu ethischen Überlegungen darüber, wie die Technologie zum Wohle der Allgemeinheit und unter Gewährleistung der Sicherheit eingesetzt werden sollte.

Was ist die Zukunft des Quantencomputings?

Das Quantencomputing ist kein futuristisches Konzept, sondern eine aktuelle Realität mit entscheidenden Meilensteinen am nahen Horizont. Ein unmittelbarer Meilenstein ist das Erreichen eines Niveaus, bei dem Quantencomputer routinemäßig selbst die fortschrittlichsten Supercomputer der Welt bei Simulationsaufgaben übertreffen, womit wir in eine Ära eintreten, in der das klassische Rechnen nicht mehr in der Lage ist, die Fähigkeiten der Quanten zu emulieren.

Tony Uttley, Präsident und Chief Operating Officer von Quantinuum, rät Führungskräften in Wirtschaft und Verwaltung, sich auf die aufkeimenden Anwendungen der Quantentechnologie in Bereichen wie Cybersicherheit und Hochenergiephysik zu konzentrieren.

“Wir werden sehen, wie sie in Bereichen eingesetzt wird, die unser tägliches Leben beeinflussen. Wir werden vielleicht nie selbst einen Quantencomputer anfassen, aber es könnte sein, dass eine Anwendung, an der Sie auf Ihrem Mobiltelefon arbeiten, auf die ganze Welt zurückgreift und etwas von einem Quantencomputer aus macht.”

Ähnlich wie die Anfänge des Internets und des klassischen Rechnens wird auch das Quantencomputing zunächst mit Nischenanwendungen beginnen, aber es steht kurz davor, allgegenwärtig zu werden und auf subtile Weise Aufgaben auf unseren Alltagsgeräten wie Mobiltelefonen zu übernehmen.

Herausforderungen in einer Quantencomputer-Zukunft

Einerseits eröffnet die Quanteninformatik bahnbrechende Forschungsmöglichkeiten in Bereichen wie Medizin, Materialwissenschaft und Kryptografie, wirkt als Katalysator für Innovationen und verschiebt die Grenzen dessen, was wir für rechnerisch möglich halten. Andererseits wirft das disruptive Potenzial dieser Technologie kritische Fragen zur Datensicherheit, zur ethischen Umsetzung und zur Entstehung einer digitalen Kluft auf.

“Mit dem Anwachsen der Quantenkapazitäten stehen wir vor der zwingenden Notwendigkeit, in Fehlerkorrekturmechanismen zu investieren und uns auf die Qualität der Qubits zu konzentrieren, anstatt auf die bloße numerische Überlegenheit.”

Die Nichtbeachtung dieser Feinheiten könnte zu einer prekären Zukunft führen, in der die Leistung der Quanteninformatik entweder nicht ausreichend genutzt oder missbraucht wird. Daher erfordert der vor uns liegende Weg einen kalkulierten, ethischen und multidisziplinären Ansatz, der technologisches Können und regulatorische Weitsicht miteinander verbindet.

“Das Quantencomputing könnte die derzeitigen Verschlüsselungsmodelle erschüttern und eine vollständige Überarbeitung der Cybersicherheitsprotokolle erfordern.”

Darüber hinaus steckt die Technologie noch in den Kinderschuhen und kämpft mit Problemen wie der Stabilität der Qubits und der Fehlerkorrektur, während sie gleichzeitig eine hohe Einstiegshürde in Bezug auf die Kosten darstellt. Auf dem Weg ins Jahr 2024 müssen die Verantwortlichen in den Unternehmen das transformative Potenzial gegen die existenziellen Risiken und operativen Herausforderungen des Quantencomputings abwägen.

Auf dem Weg von der Ära der klassischen Datenverarbeitung in eine Quantenzukunft müssen Unternehmensleiter und politische Entscheidungsträger mit einer ausgewogenen und fundierten Strategie vorgehen und dabei die enormen Vorteile gegen die existenziellen Herausforderungen abwägen, die das Quantencomputing unweigerlich mit sich bringt.

Der Quantensprung des Jahres 2024: Von physikalischen Qubits zu globalen Kooperationen

Yuval Boger, CMO bei QuEra Computing, sagt voraus, dass sich im Jahr 2024 im Bereich des Quantencomputings gewaltige Veränderungen vollziehen werden.

“Einer der bedeutendsten ist der Übergang von der Ära der physikalischen Qubits zur Ära der fehlerbereinigten logischen Qubits, was einen Sprung hin zu stabileren und zuverlässigeren Quantenberechnungen bedeutet.”

Boger glaubt auch, dass dies mit der zunehmenden Integration von Quantenprozessoren in Hochleistungsrechenzentren (HPC) zusammenfallen wird, wodurch eine hybride Rechenlandschaft entsteht, die die einzigartigen Fähigkeiten sowohl von klassischen als auch von Quantencomputern nutzt.

“Gleichzeitig werden die europäischen Länder ihre nationalen Quantenprogramme für US-Anbieter öffnen. Hinter dieser kooperativen Haltung steht die Erkenntnis, dass ein globaler Ansatz notwendig ist, um bei der Entwicklung von Quantencomputern an der Spitze zu bleiben.”

Ein Beispiel dafür ist der Gedanke, dass “die beste französische Quantentechnologie” nicht unbedingt gleichbedeutend ist mit “der besten Quantentechnologie für Frankreich”. Dieselbe Logik ließe sich ohne weiteres auf andere Länder wie Deutschland, das Vereinigte Königreich, Finnland usw. anwenden. Allein aus diesen Gründen dürfte das Jahr 2024 für die Zukunft der Quanteninformatik noch äußerst spannend werden.

Fazit

Im Jahr 2024 könnte die Quanteninformatik schon bald eine Wende herbeiführen, die uns alle betreffen wird. Stellen Sie sich schnellere Medikamentenentdeckungen oder unknackbare Passwörter vor – das ist die gute Seite. Aber es gibt auch eine Kehrseite: Die derzeitige Online-Sicherheit könnte leicht geknackt werden, und die Technologie ist noch nicht ausgereift, oft teuer und schwer zu benutzen.

Auf dem Weg von der alten Welt der Datenverarbeitung in diese aufregende, aber unvorhersehbare Quanten-Ära müssen Führungskräfte in Unternehmen und Behörden sowohl vorsichtig als auch klug sein. Sie müssen die riesigen Sprünge nach vorn begrüßen und sich auf die möglichen Fallstricke vorbereiten. Vereinfacht gesagt bietet die Quanteninformatik eine Welt mit außergewöhnlichen Möglichkeiten, aber wir müssen lernen, sie klug einzusetzen.

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