Technopark Magazin EINBLICK | Oktober 2022

6/7 -- 02/2022 EINBLICK
QUANTUM-COMPUTING: TERRA QUANTUM
EIN QUANTENSPRUNG
ALS SERVICE
Terra Quantum treibt die Evolution der Quantentechnologie in den Bereichen
Software, nativer Quantenhardware und Cybersecurity voran. Die Leistungsfähigkeit
der heute verfügbaren Quantencomputer übertrifft jene von
klassischen High-Performance-Computern noch nicht, sagen Forscher. « Das
ist nur die halbe Wahrheit », erwidert CEO Markus Pflitsch.
Terra Quantum spezialisiert sich auf die Entwicklung
von Quantentechnologien – der Fokus liegt auf Quantum-Computing.
Die Kundendaten werden in Europa
gehostet: In Wien steht seit Anfang 2022 ein extrem
leistungsfähiger Quantensimulator für gewerbliche
Anwendungen über eine Cloud zur Verfügung. Die Firma
mit Hauptsitz in St. Gallen und Mitarbeitenden u. a.
in Deutschland, Grossbritannien, Finnland und den USA
hat nun auch eine Niederlassung im Technopark Zürich
eröffnet. « Die heutige Quantenhardware ist zum jetzigen
Zeitpunkt noch wenig skalierbar und sehr fehleranfällig
», erklärt Markus Pflitsch, Gründer, Chairman
und CEO von Terra Quantum. Dennoch liessen sich durch
den intelligenten Einsatz von Quantensoftware schon
jetzt erhebliche Wettbewerbsvorteile erzielen.
QUANTENCOMPUTER
NUTZEN QUANTENBITS
Was macht Quantencomputer so besonders? Ein herkömmlicher
Computer arbeitet mit Bits, die auf der
Basis ihres elektrischen Zustands zwischen « an » und
« aus » unterscheiden und dies in 0 und 1 übersetzen.
Quantencomputersysteme nutzen ebenfalls kleinste
Informationseinheiten – die Quantenbits, kurz Qubits.
Jedoch unterscheiden sich diese von den klassischen
Systemen dadurch, dass zur Definition ihrer Zustände
ein direkter Kontakt zur zugrunde liegenden Physik,
der Quantenmechanik, besteht. Qubits können 0 und 1
gleichzeitig sein und beliebig viele Zustände dazwischen
einnehmen, wobei für die Informationsverarbeitung
nur erstere wichtig sind. Ausserdem treten sie
durch die quantenmechanische Verschränkung miteinander
in Wechselwirkung. « Beeinflusst man ein Qubit,
werden zeitgleich alle dessen Partner beeinflusst »,
erklärt Alexey Melnikov, Head of Machine Learning bei
Terra Quantum, die Besonderheiten der Quantenmechanik.
Während ein klassisches Gatter doppelt so viele
Informationswerte generiert, wie Bits vorhanden sind,
potenziert sich dieser Wert beim Quantencomputer. Die
Leistungsfähigkeit der Quantencomputer steigt also im
Verhältnis zur Anzahl der eingesetzten Qubits exponentiell
an – und dies macht einen Teil der Magie der Quantencomputer
aus, die heute bereits durch Quantensoftware in
hybriden Systemen genutzt werden kann.
Die Quantensoftware migriert Daten in einen mehrdimensionalen
Quantenraum und verarbeitet sie dort mit exponentiell
wachsender Geschwindigkeit, um sie schliesslich
wieder zurück in den verdichteten Raum des herkömmlichen
Computings zu befördern. Die klassischen Systeme
betreiben somit die Vor- und Nachverarbeitung für die
Quantensysteme.
QUANTUM-AS-A-SERVICE
FÜR HOHE ANSPRÜCHE
Neben der Integration von physischen Quantenchips mit
klassischen Hochleistungsrechnern ( HPCs ) arbeitet Terra
Quantum dabei auch mit einem der leistungsfähigsten
Quantensimulatoren. Obwohl native Qubits noch nicht
zuverlässig genug sind, können Kunden heute schon simulierte
Qubits für sogenannte hybride Anwendungen nutzen,
indem sie klassische Rechenleistung mit Quantenelementen
verstärken. Native Quantenchips und simulierte
Qubits mit ihren spezifischen Quantenapplikationen bilden
zusammen mit HPCs und Standardapplikationen hybride
Systeme, auf die der Kunde über die Cloud zugreifen kann.
So lassen sich die Vorteile der Quantencomputer jetzt
schon für besonders anspruchsvolle Optimierungen und
Simulationen in ganz verschiedenen Industriesegmenten
nutzen: Quantum-as-a-Service.
Die Steuerung und Programmierung von Quantencomputern
beruht auf Schrödingers Wellengleichung, hat also
nichts mit herkömmlichen Betriebssystemen und Applikationen
gemein. Anwendungen für Quantencomputer können
bisher auch nur von Quantenphysikern entwickelt
werden. Terra Quantum arbeitet jedoch an Lösungen, die
auch Businessanwender hierzu befähigen.