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Podcast mit Rene Schulte, Valorem Reply

17
November
,
2021

Mein heutiger Gast ist Rene Schulte, Forschungsdirektor bei Valorem Reply. Neben anderen Themen beschreibt Rene mehrere Kunden, die Quantencomputing-Lösungen in Produktionsumgebungen einsetzen. Es handelt sich dabei um Kunden aus den Bereichen Energie, Transport und Telekommunikation.

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DIE VOLLSTÄNDIGE ABSCHRIFT FINDEN SIE UNTEN

Yuval Boger (Classiq): Hallo, Rene. Und danke, dass Sie heute bei mir sind.

Rene Schulte (Valorem Reply): Hallo, Yuval. Danke, dass ich hier sein darf. Es ist fantastisch, hier zu sein.

Yuval: Das ist wunderbar. Rene, wer sind Sie und was machen Sie?

Rene: Nun, zunächst einmal, mein Name ist Rene Schulte. Ich bin Director of Global Innovation bei einem Unternehmen namens Valorem Reply. Und was ich dort tue, ist im Grunde Forschung und Entwicklung rund um aufkommende Technologien mit dem Schwerpunkt auf, ich sage mal, drei Schlüsselbereichen, und der erste ist Spatial Computing. Dinge wie Mixed Reality, Augmented Virtual Reality, aber auch Dinge wie 3D-Sensoren, LiDAR und dergleichen. Alles, was mit Spatial Computing und dem räumlichen Verständnis der Welt um uns herum zu tun hat. Dazu kommt noch der zweite Bereich, nämlich Computer Vision, KI und dergleichen. Und auch Robotik. Und zu guter Letzt natürlich das Quantencomputing. In diesem Bereich arbeite ich seit zwei oder drei Jahren an der angewandten Quanteninformatik und den Auswirkungen, die wir heute schon erzielen können. Das ist der Hauptschwerpunkt. Weniger auf die wissenschaftliche Forschung, sondern mehr darauf, was wir bereits tun können - wie können wir das angewandte Quantencomputing nutzen, um unseren Kunden Vorteile zu bieten? 

Außerdem bin ich Microsoft Regional Director und MVP. Das sind Auszeichnungen, die Microsoft an, wie sie sagen, Community-Leader vergibt, die ihr Wissen weitergeben. Ich halte viele Konferenzvorträge, viele virtuelle Konferenzen in diesen Tagen, aber auch eine persönliche Konferenz, die diese Woche stattfindet und auf die ich mich sehr freue. Ich mache viele Dinge, ich habe auch meine eigene kleine Quantencomputer-Videoserie. Man kann sich das wie einen Podcast vorstellen, nur dass man die Leute sehen kann, während sie reden, und das nenne ich QuBites. Nicht Qubits, sondern QuBites mit einem anderen E. Und so nenne ich es QuBites: Bite-sized Pieces of Quantum Computing. Das ist es, was ich tue. Im Grunde habe ich immer ein offenes Ohr für die Industriepolitik in all diesen Bereichen, sehr technisch, aber ich verstehe auch die Strategie und das Geschäft rundherum. Und ja, ich bin immer leidenschaftlich bei all diesen Themen.

Yuval: Und was die Geografie angeht, so ist Reply zwar ein globales Unternehmen, aber konzentrieren Sie sich hauptsächlich auf Europa oder auf andere Gebiete? 

Rene: Valorem Reply ist ein US-Unternehmen. Ich lebe eigentlich in Deutschland und arbeite seit fast einem Jahrzehnt für US-Unternehmen. Aber eigentlich ist Valorem Reply Teil der Reply-Gruppe, die ihren Hauptsitz in Italien hat und in Europa, in Italien und Deutschland, überall stark vertreten ist. Aber wie gesagt, Reply hat wirklich überall Niederlassungen, in den USA, in Großbritannien, in Deutschland und in Italien. Und ich arbeite viel mit meinen Kollegen zusammen, zum Beispiel von Data Reply, wenn es um Quantencomputing und Machine Learning Reply geht. Aber auch bei Valorem Reply machen wir eine Menge interessanter Dinge in diesem Bereich. Ja, das stimmt.

Yuval: Ausgezeichnet.

Rene: Im Grunde genommen ist das, was wir tun, professionelle Dienstleistungsberatung, aber nicht nur auf strategischer Ebene. Wir können mit einer Strategie beginnen, aber dann unterstützen wir die Kunden auch während der gesamten Entwicklung. Wir machen also manchmal unsere eigene Produktentwicklung, aber oft ist es eine kundenspezifische Entwicklung für Kunden, die alle verschiedenen Anbieter umfasst. Es ist nicht nur Microsoft, aber alle von ihnen sind Teil der, im Grunde, was wir entwickelt mit und herstellerunabhängig, sondern auch viele verschiedene Technologien. Reply besteht aus etwa 10.000 Mitarbeitern, die im Grunde in mehrere Unterunternehmen aufgeteilt sind. Aber wie Sie sich anhand der Größe vorstellen können, handelt es sich im Grunde um allgemeine professionelle Dienstleistungen, die alle mit Software zu tun haben, aber auch ein wenig mit Hardware.

Yuval: Wenn Sie sich auf Quantenkunden konzentrieren, sehen Sie dann in einer bestimmten Branche, einer bestimmten Anwendung, reine Quantenanwendungen oder eher quanteninspirierte Optimierungen und so weiter? Erzählen Sie mir ein wenig darüber, was Sie auf dem Markt sehen, wo sich die Quanten-Technologie durchsetzt.

Rene: Auf jeden Fall. Und so sehen wir keine bestimmte Branche. Natürlich gibt es bestimmte Branchen, die im Moment gut geeignet sind. Ich würde sagen, alles, was eine starke nicht-lineare Herausforderung darstellt, richtig? Das könnte die Arzneimittelforschung sein, die chemische Verarbeitung im Allgemeinen. Wenn wir darüber nachdenken, wie die Chemie wirklich funktioniert, dann ist es die Quantenchemie, richtig? Der Einsatz von Quantencomputern, um zu simulieren, wie die Chemie, wie unser Universum wirklich aufgebaut ist, ist daher natürlich sehr vorteilhaft. Und es gab natürlich einen großen Vorteil in diesen Branchen. Aber es geht nicht nur um bestimmte Branchen. Wir arbeiten mit der Automobilbranche, der Telekommunikation und den Versorgungsunternehmen zusammen, die zu unseren Kunden zählen. Ich kann Ihnen später einige Beispiele für Projekte nennen, die wir bereits durchgeführt haben und was wir dort sehen. Aber zunächst einmal würde ich sagen, dass wir uns im Moment auf drei Schlüsselbereiche konzentrieren.

Die erste ist das maschinelle Lernen mit Quanten, bei dem es im Grunde um die Analyse klassischer Daten auf Quantencomputern geht. Und man kann bereits einige wirklich interessante Dinge erreichen. Und wir sind an einer Reihe von Projekten und Forschungsarbeiten beteiligt, die ich leider aus NDA-Gründen nicht nennen kann, aber mit QML, mit Quanten-Maschinenlernen, lassen sich erstaunliche Dinge erreichen. Zum Beispiel bei der Bildklassifizierung. Und einige unserer Experimente haben gezeigt, dass bestimmte neuere QML-Algorithmen nicht nur schnellere Ergebnisse liefern als das klassische maschinelle Lernen, sondern auch präziser sind, was verrückt ist, wenn man darüber nachdenkt. Es ist nicht nur schneller, sondern auch präziser. Aber wenn man bedenkt, wie unser Universum im kleinsten Maßstab aufgebaut ist, dann ist das alles Quantenmechanik, oder? Die Anwendung des maschinellen Lernens auf Quantenebene kommt vielleicht auch der Realität unserer analogen Welt näher, die natürlich auf diesem Prinzip der Ungewissheit beruht, wenn man so will, im Vergleich zu dieser digitalen Welt.

Näher an der Natur zu sein, hilft uns auch, schneller und besser zu simulieren, was interessant ist. QML ist also das eine und ein anderes ist natürlich die quanteninspirierte Optimierung, die wir mit QUBO entwickelt haben: Quadratic Unconstrained Binary Optimization. Die Idee hinter dem allgemeinen quanteninspirierten Computing und insbesondere der quanteninspirierten Optimierung besteht darin, die Prinzipien des Quantencomputers und der Quantenalgorithmen zu nutzen, sie aber nicht auf echten Quantencomputern laufen zu lassen, sondern sie auf klassischen Computern auszuführen. Aber natürlich gibt es auch sehr leistungsfähige Computer, wie z. B. GPUs, auf denen man viele parallele Operationen ausführen kann, oder FPGAs oder andere, richtig? Dort kann man wirklich interessante Arbeitslasten ausführen. Man kann also die Prinzipien des Quantencomputers nutzen, diese in Algorithmen implementieren und sie dann auf dieser Art von klassischer Hardware ausführen und bessere und schnellere Optimierungsergebnisse erzielen als klassische Algorithmen, als klassische Optimierungsalgorithmen und klassische Hardware.

Und wenn man an die Zukunft denkt, wenn wir erst einmal genügend leistungsstarke Quantencomputer zur Verfügung haben, dann müssen diese Algorithmen nicht neu entwickelt werden, weil sie bereits für Quantencomputer entwickelt wurden, aber sie werden einfach fliegen, wenn man sie auf einem echten Quantencomputer ausführt. Und auch darüber können wir später noch ein wenig mehr sprechen. Ich kann hier einige Anwendungsfälle aufzeigen, bei denen wir mit quanteninspirierter Optimierung eine wirklich große Investitionsrendite erzielen. 

Aber ich möchte auch den dritten Schlüsselbereich erwähnen, den wir als Quantensicherheit und Quantenkommunikation betrachten. All das ist mit den Bereichen der Quantensicherheit verbunden. Richtig? Ich würde sagen, einerseits ist die Quantensicherheit eine Bedrohung, wie wir wissen, oder? Mit dem Shor-Algorithmus kann man Verschlüsselungen wie RSA knacken, und wenn erst einmal genügend leistungsfähige Maschinen zur Verfügung stehen, wenn erst einmal genügend leistungsfähige Quantencomputer zur Verfügung stehen, dann heißt es, dass man mit viertausend stabilen Qubits RSA 2048 knacken kann, richtig? Das ist der derzeitige Standard für einen Großteil der sicheren Kommunikation. Das gesamte Internet ist heutzutage auf sichere Kommunikation aufgebaut. Und wenn man die knacken kann, dann passieren natürlich viele schlimme Dinge. Richtig? Und das wird in ein paar Jahren mit Sicherheit passieren. Sie haben vielleicht gehört, dass IBM angekündigt hat, dass sie in zwei Jahren, im Jahr 2023, einen Quantencomputer mit 1.000 Qubits haben wollen. Oder? Gehen wir mal näher ran und mit 1.000 Qubits könnte man vielleicht tatsächlich schon knacken, ich weiß es nicht. Ich habe nicht nachgerechnet, aber sagen wir mal, RSA 2056 oder so schon.

Richtig? Und so gibt es diese große Bedrohung des so genannten Q-Day, oder in Bezug auf den Millennial-Bug, den Sie vielleicht kennen, wird er manchmal auch Y2Q-Day genannt. Er wird kommen. Was wir also als Dienstleistung anbieten, ist zum Beispiel die Beratung. Aber auch Beratung für Kunden, was sie heute schon tun können. Denn sie müssen ja nicht warten, bis es sich mit dem Q-Day verzögert, sondern sie können bestimmte Dinge schon heute tun. Oder? Das ist wirklich interessant, wenn es um die Quantensicherheit geht, denn sie wird kommen. Es ist nur eine Frage der Zeit, aber die Leute sollten sich jetzt vorbereiten. Darauf richten wir also unser Hauptaugenmerk. Bei der Quantensicherheit geht es aber auch um die Quantenkommunikation, z. B. die Verteilung von Quantenschlüsseln, mit der man sicher Schlüssel austauschen kann, symmetrische Schlüssel und so weiter.

Es gibt auch Möglichkeiten mit echten Zufallszahlen usw., die man mit Quantencomputing erzeugen kann. Und in all diesen drei Bereichen, wie maschinelles Lernen mit Quanten, quanteninspirierte Optimierung und Quantensicherheit, sehen wir die größten Auswirkungen, wenn wir mit allen Kunden zusammenarbeiten, wo wir bereits heute eine Wirkung erzielen können. Und selbst wenn die Hardware für das Quantencomputing noch in den Kinderschuhen steckt, laufen diese Algorithmen, insbesondere das quanteninspirierte Computing, schneller als klassische Hardware. Ich finde es wirklich beeindruckend, dass wir bereits in den Kinderschuhen der Hardware die Prinzipien nutzen können, um mit Quanten-inspiriertem Computing Software zu entwickeln, die die klassischen Optimierungsalgorithmen übertrifft.

Yuval: Wenn man bedenkt, dass die Hardware noch in den Kinderschuhen steckt und das Interesse am Quantencomputing weit verbreitet ist, sehen Sie dann heute den ROI? Sehen Sie Unternehmen, die Quantenprojekte tatsächlich in die Produktion überführen und daraus einen echten geschäftlichen Nutzen ziehen? Oder handelt es sich eher um eine Sondierungsphase, in der ich das untersuchen möchte. Lassen Sie mich das untersuchen. Und vielleicht werden wir es in ein paar Jahren in die Produktion überführen.

Rene: Ja. Viele dieser Projekte, und ich würde sagen, unsere Pilotphase, aber einer unserer Kunden hat die quanteninspirierte Lösung bereits in die Produktion überführt. Ich kann den Namen hier nicht nennen, aber es handelt sich um einen der größten Energienetzbetreiber der Welt. Und wie Sie sich vorstellen können, basieren sie auf der Wartung dieser Energienetze. Landleitungen und Umspannwerke und so weiter, und vieles mehr. Und sie haben etwa 20.000 Außendienstmitarbeiter, etwa 20.000 Leute, die jeden Tag einen bestimmten Zeitplan haben, zu dem sie mit dem Auto oder einem anderen Verkehrsmittel fahren müssen. Aber im Grunde fahren sie zu diesen bestimmten Haltestellen. Sie müssen eine Aktion durchführen. Ich weiß nicht, eine Umsteigevorrichtung reparieren oder was auch immer es ist. Richtig? Und so haben sie diese 20.000 Außendienstmitarbeiter, deren Zeitplan natürlich im Voraus geplant werden muss.

Wie Sie wahrscheinlich aus der Informatik wissen, handelt es sich dabei um ein klassisches NP-komplexes Problem, das TSP genannt wird, das Traveling-Salesman-Problem, richtig? Oder ein Optimierungsproblem der Terminplanung. Richtig? Je mehr Stationen man hinzufügt, desto exponentieller wird es, richtig? Je komplexer es wird, weil das Optimierungsziel, das man damit erreichen will, natürlich darin besteht, die Arbeitszeit der Außendienstmitarbeiter zu maximieren, aber gleichzeitig die Zeit zu minimieren, die sie auf der Straße verbringen, also die Reisezeit. Richtig? Wir wollen den optimalen Zeitplan finden. Um es kurz zu machen: Für diesen Kunden haben wir unsere Mega QUBO-Lösung eingeführt, einen quadratischen, uneingeschränkten binären Optimierungsalgorithmus. Und das kann als Workforce Management nützlich sein, richtig? So kann die von uns entwickelte Optimierung in wenigen Minuten einen Zeitplan ermitteln, der die Arbeitszeit maximiert und gleichzeitig die Zeit, die auf der Straße verbracht wird, minimiert.

Was sie erreichen, ist ziemlich beeindruckend. Sie reduzieren die Reisezeit von 20.000 Außendienstmitarbeitern um 20 %, richtig? Und das bei einer 18-fachen Ausführungsgeschwindigkeit auf einem GPU-Cluster. Das sind, glaube ich, ziemlich aufschlussreiche Zahlen. Das ist eine Menge Zeit und Geld, die hier eingespart werden. Und das geschieht wiederum mit quanteninspirierter Optimierung, mit unserer Mega-QUBO-Lösung, in die Sie bestimmte Dinge eingeben können, und die Ihnen dann den optimalen Zeitplan als Ergebnis liefert. Und das ist nur ein Beispiel. Ich habe ein paar Beispiele, bei denen wir mit Kunden wie einem großen Telekommunikationsbetreiber zusammenarbeiten. Und wie gesagt, der Fall, den ich gerade erwähnt habe, wird bereits in der Produktion eingesetzt, richtig? Es läuft und optimiert den Zeitplan, und es bringt eine Menge ROI. Wenn Sie es selbst ausrechnen können: 20 % weniger Reisezeit für 20.000 Außendienstmitarbeiter.

Das ist natürlich viel Geld. Oder? Aber wir sind auch an einer Reihe von Herausforderungen beteiligt, wie der Airbus Quantum Computing Challenge. Wir haben daran teilgenommen, und ein Team von Machine Learning bei Reply hat tatsächlich gewonnen. Die Reply-Leute für maschinelles Lernen haben die Airbus Quantum Computing Challenge mit einer Lösung gewonnen. Auch hier handelt es sich im Grunde um einen großartigen Optimierungslöser und Optimierer. Nun, die Optimierung der Beladung eines Flugzeugs, wie Sie sich vorstellen können, ist ein super komplexes Problem mit, ich weiß nicht, vielleicht Hunderten von Variablen. Ich weiß nicht, man muss die Masse des Flugzeugs ermitteln und hat all diese physikalischen Beschränkungen. Man darf eine bestimmte Gesamtmasse nicht überschreiten. Man muss das Gewicht auf eine bestimmte Weise verteilen. Man will so wenig Treibstoff wie möglich verbrauchen. Man will die Zeit, die das Flugzeug am Boden ist, minimieren und all das.

Wenn man ein Flugzeug optimal beladen will, gibt es eine ganze Reihe von Dingen, die sehr komplex und schwierig sind. Deshalb haben wir diese Lösung entwickelt und zum Beispiel die Airbus Quantum Computing Challenge gewonnen. Ein weiteres Beispiel ist ein Pilotprojekt für einen Telekommunikationsbetreiber, bei dem wir wiederum den Optimierungslöser Mega QUBO eingesetzt haben, um die Verteilung des Frequenzbereichs zu optimieren. Wie Sie sich vorstellen können, ist ein 5G-Netz wie eine Antenne, ein Mobilfunkmast, wenn Sie so wollen, und dieser Mobilfunkmast kann natürlich nur eine bestimmte Anzahl von Nutzern bedienen, richtig? Irgendwann ist die Kapazität erschöpft und man will optimieren. Im Grunde genommen haben sie also diesen Bereich und wollen ihn optimieren. Es ist ein wenig fragmentiert, richtig? Sie wollen so viele Nutzer wie möglich haben. Man muss sie also im Grunde optimal verpacken. Und dies zeigt auch einige wirklich vielversprechende Geschwindigkeitssteigerungen, wenn es darum geht, quanteninspirierte Optimierung dafür zu verwenden. Richtig?

Yuval: Um Ihr Geschäft, die Quantenseite Ihres Geschäfts, auszubauen, wollen Sie natürlich, dass mehr Kunden in die Produktion gehen und mehr Kunden einen positiven ROI aufweisen. Abgesehen von stärkeren Computern, was fehlt Ihrer Meinung nach? Was wird benötigt, um den Einsatz von Quantenlösungen zu beschleunigen?

Rene: Nun, man kann es in mehrere Bereiche aufteilen, würde ich sagen. Aber wenn wir vom technischen Standpunkt aus darüber nachdenken, denke ich, dass es auch notwendig ist, diese mittlere Ebene der Programmiersprache zur Verfügung zu haben, die nicht nur mit einem bestimmten Quantencomputer verwendet werden kann. Denn Sie müssen sich vorstellen, dass sich diese Quantencomputer natürlich noch in einem sehr frühen Stadium befinden. Richtig? Denken Sie an den Großrechnerbereich im 20. Jahrhundert. In der Mitte des 20. Jahrhunderts hatten wir diesen Großrechnerbereich. Das stimmt. Und das ist wahrscheinlich vergleichbar mit dem heutigen Stand der Quantencomputer. Natürlich ist es nicht zu 100 % vergleichbar, aber Sie verstehen schon, was ich meine, oder? Es sind riesige Dinger, und es gibt ganz bestimmte Möglichkeiten, sie zu programmieren, richtig?

Man muss tatsächlich mit diesen Quantencomputern sprechen und sie mit einer Maschinensprache programmieren. Es ist nicht einmal vergleichbar mit dem Zusammenbau oder mit klassischen Computern, aber im Grunde muss man eine Sprache verwenden, die keine Hochsprache ist. Außerdem ist man sehr stark von diesem bestimmten Quantencomputer abhängig. Die Herausforderung für die Entwicklung, die meiner Meinung nach im Moment gelöst wird, sind also Dinge wie zum Beispiel Q#. Aber auch IBM hat einiges zu bieten. Und dann gibt es natürlich noch ein paar andere Firmen, aber im Grunde genommen hat man eine High-Level-Programmiersprache, in der man seine Quantenalgorithmen schreiben kann. Und dann gibt es eine mittlere Schicht, im Grunde einen Interpreter oder wie bei Q# die QIR, die Quanten-Zwischendarstellung, die eine Darstellung Ihres Codes ist, die dann mit einer maschinenspezifischen Laufzeit auf jedem dieser Systeme laufen kann.

Im Grunde genommen haben Sie eine Programmiersprache auf hoher Ebene. Man hat eine Sprache und kann alle Arten von Quantencomputern ansprechen, solange jeder von ihnen eine Laufzeit zur Verfügung stellt, die grundsätzlich mit dem QIR kommunizieren kann. Kurz gesagt, was meiner Meinung nach fehlt, aber ich glaube, es wird gelöst, ist dieser generische und leichter zugängliche Programmierstil und Programmiersprachen für Quantencomputer. Aber abgesehen von den technischen Dingen, natürlich. Es gibt auch Kunden, die zögern, weil sie vielleicht immer noch denken: Oh ja, ich habe von Quantencomputern gehört, aber das ist eine Sache, die vielleicht in 10 Jahren oder so passiert. Im Moment ist das für uns nicht von Belang. Richtig? Das ist es, was man oft hört. Deshalb versuche ich auch mit meiner QuBites-Videoreihe, mich auf die heutigen Auswirkungen zu konzentrieren, denn mit bestimmten Lösungen lässt sich bereits ein ROI erzielen.

Und ich denke, wir müssen mehr Fälle aufzeigen, in denen der tatsächliche Nutzen bereits heute erkennbar ist. Richtig? Aber natürlich brauchen wir auch eine leistungsfähigere Hardware für Quantencomputer. Und eine andere Sache, die ich auch großartig finde, dass Sie, zum Beispiel Yuval, den Podcast hier haben und ich meine Videoserie mache und ich weiß, dass es ein paar andere Leute gibt, die auch Podcasts oder Videoserien machen, ist die Bildung, richtig? Und die Weitergabe von Wissen in diesem Bereich und das Herausholen des Quantencomputers aus der Forschungswelt und aus diesem etwas exklusiven Club, wenn man so will, damit es für alle zugänglicher wird. Denn man braucht nicht nur Leute, die einen Doktortitel in Physik haben, sondern auch Leute, die etwas von Programm- oder Projektmanagement verstehen, und man braucht natürlich Ingenieure, Entwickler und Marketingfachleute.

Man braucht all das, was wir aus dem klassischen Rechnen kennen, weil wir aus dem Stadium der Wissenschaft und Forschung herauskommen und in das echte angewandte Quantencomputing einsteigen, auch wenn es noch in den Kinderschuhen steckt. Ich denke, wir brauchen mehr Leute, die sich dem Quantencomputing anschließen, wenn man so will, die nicht aus dem reinen Quanteninformations- oder Quantencomputing-Hintergrund der Universität kommen, sondern auch einen vielfältigeren Hintergrund und eine integrativere Gemeinschaft. Und dann müssen wir auch mehr ROI zeigen, der mit diesen Quantenlösungen heute erreicht werden kann. Und wie ich schon sagte, vom technischen Standpunkt aus, der bereits mit Q# gelöst wurde, geht es nicht nur um spezifische Quantencomputer, sondern auch um eine generische Programmiersprache.

Yuval: Ich habe neulich mit einem Partner von McKinsey gesprochen, und er erwähnte einen Begriff, den er Business Translator nannte. Jemand, der sagt: "Ich kann die technischen Vorteile von Quantum in einen geschäftlichen Nutzen, in den ROI übersetzen. Es geht nicht nur darum, was es bewirkt, sondern auch darum, warum Sie sich dafür interessieren sollten, wie wir heute einen Mehrwert schaffen können und welche Projekte Sie erst in ein paar Jahren sehen werden. Ich mag diesen Begriff. Und ich glaube, dass Ihr Unternehmen unter anderem dazu beiträgt, den Kunden den geschäftlichen Nutzen zu vermitteln.

Rene: Ganz genau. Und diese tatsächlich auszuführen. Richtig? Wir können es kommunizieren, aber wir können auch liefern. Und das ist, ja. Das ist wichtig.

Yuval: Meine letzte Frage: Sie erwähnten, dass Reply aus mehreren verschiedenen Unternehmen, mehreren verschiedenen Einheiten besteht. Sehen Sie die Quantum-Projekte als eigenständige Projekte oder sehen Sie sie als Teil einer breiteren Unternehmenssoftware- oder Hardware-Architektur? Oh, wo ist das Rechenzentrum? Wie lauten die SLA? Wie kommen die Daten herein? Wie kommen die Daten wieder heraus? Ist es isoliert oder ist es integriert?

Rene: Ja, beides würde ich sagen. Es hängt wirklich von den Kunden ab. Es hängt natürlich auch von der Geschäftsentwicklung ab, wie die Kundenbeziehung aussieht, oder? Welche Leute da involviert sind, aber von der typischen Sache, wie die Quantenprojekte selbst, gibt es typischerweise spezifische Dinge. Denn man kann nicht einfach jedes Problem mit einem Quantencomputer lösen. Das ist auch ein Irrglaube. Viele Leute, mit denen ich spreche, natürlich nicht die Experten, aber viele Leute, die gerade erst von Quantencomputern hören, haben die falsche Vorstellung, dass Quantencomputer diese allgemeinen Computer sind, richtig? Und während ich hier mein Smartphone hochhalte und es Ihnen zeige, werden wir einen Quantencomputer in unserem Smartphone laufen haben, richtig?

Oder ein Quantencomputer, der in unserem Laptop läuft. Nun, das wird nicht passieren, zumindest nicht in nächster Zeit, Quantencomputer sind eine Ergänzung. Sie werden die klassischen Computer nicht ersetzen. Sie sind eine Ergänzung, und man kann sie mit einem Grafikprozessor vergleichen, der eine spezielle Grafikverarbeitungseinheit ist, richtig? Der ist spezifisch, gut gebaut für bestimmte Aufgaben. Das ist dasselbe wie bei einem Quantencomputer, auch wenn sie viel größer sind als die Grafikkarte in Ihrem PC und ein bisschen anders arbeiten, ganz anders. Aber man kann sich vorstellen, dass es sich um ein weiteres Beschleunigungsmittel für bestimmte Probleme handelt, oder? In der Regel ist es also ein sehr spezifisches Problem, das zuerst identifiziert werden muss. Unsere Reply-Roadmap, wie wir sie nennen, beginnt mit der quanteninspirierten Optimierung. Gemeinsam mit dem Kunden führen wir einen Workshop durch und wählen dann ein bestimmtes Szenario aus, das gut geeignet ist, richtig.

Die tatsächlich vom Quantencomputer profitieren. Denn wie ich schon sagte, ist nicht jedes Problem mit einem Quantencomputer so gut lösbar, dass man einen wirklichen Nutzen daraus ziehen kann. Richtig? Und dann haben wir dieses Problem identifiziert und dann einen Angriff und einen Quantencomputer-Algorithmus eingeführt. Das könnte QUBO sein. Es könnte auch etwas anderes sein, wie z. B. Monte-Carlo und eine Reihe anderer, im Grunde quanteninspirierter Optimierungsalgorithmen, die man verwenden kann. Und es hängt von dem jeweiligen Szenario ab, welches das beste ist. Wir wählen ein Szenario aus, führen den optimalen Quantencomputer-Algorithmus ein. Kurzfristig können wir die entwickelten quanteninspirierten Optimierungsalgorithmen auf klassischer Hardware, z. B. einem GPU-Array, laufen lassen, und langfristig kann man genau denselben Algorithmus, der entwickelt wurde, auf einem Quantencomputer einsetzen, und auf diesem wird er einfach fliegen, oder? Es wird sogar noch schneller sein, aber so gehen wir normalerweise an diese Projekte heran.

Yuval: Rene, das war eine Fülle von Informationen. Wie kann man mit Ihnen in Kontakt treten, um mehr über Ihre Arbeit zu erfahren?

Rene: Ja, Sie können mich in den meisten sozialen Medien finden. Zum Beispiel bei LinkedIn, suchen Sie einfach nach meinem Namen, Rene Schulte. Sie können sich auch gerne auf Twitter mit mir verbinden. Sie können mich dort finden. Mein Handle ist @RSCHU. Und ich teile ständig eine Menge Dinge in den sozialen Medien. Vielleicht möchten Sie sich dort vernetzen. Und dann gibt es noch meine kleine Videoserie, die heißt QuBites, wie Qubit, nur mit einem anderen E und einem S am Ende. Ein kleiner Happen zum Essen. QuBites finden Sie also auf thereply.com. Und wenn Sie mit Ihrer Lieblingssuchmaschine suchen, werden Sie es wahrscheinlich auch finden. Und ja, ich freue mich über den Kontakt und danke übrigens für diese tollen Fragen, Yuval.

Yuval: Nun, vielen Dank, dass Sie heute bei mir sind. Ich wünsche Ihnen einen schönen Tag.

Rene: Vielen Dank, dass ich dabei sein durfte. Es war mir ein Vergnügen, hier zu sein.


Mein heutiger Gast ist Rene Schulte, Forschungsdirektor bei Valorem Reply. Neben anderen Themen beschreibt Rene mehrere Kunden, die Quantencomputing-Lösungen in Produktionsumgebungen einsetzen. Es handelt sich dabei um Kunden aus den Bereichen Energie, Transport und Telekommunikation.

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DIE VOLLSTÄNDIGE ABSCHRIFT FINDEN SIE UNTEN

Yuval Boger (Classiq): Hallo, Rene. Und danke, dass Sie heute bei mir sind.

Rene Schulte (Valorem Reply): Hallo, Yuval. Danke, dass ich hier sein darf. Es ist fantastisch, hier zu sein.

Yuval: Das ist wunderbar. Rene, wer sind Sie und was machen Sie?

Rene: Nun, zunächst einmal, mein Name ist Rene Schulte. Ich bin Director of Global Innovation bei einem Unternehmen namens Valorem Reply. Und was ich dort tue, ist im Grunde Forschung und Entwicklung rund um aufkommende Technologien mit dem Schwerpunkt auf, ich sage mal, drei Schlüsselbereichen, und der erste ist Spatial Computing. Dinge wie Mixed Reality, Augmented Virtual Reality, aber auch Dinge wie 3D-Sensoren, LiDAR und dergleichen. Alles, was mit Spatial Computing und dem räumlichen Verständnis der Welt um uns herum zu tun hat. Dazu kommt noch der zweite Bereich, nämlich Computer Vision, KI und dergleichen. Und auch Robotik. Und zu guter Letzt natürlich das Quantencomputing. In diesem Bereich arbeite ich seit zwei oder drei Jahren an der angewandten Quanteninformatik und den Auswirkungen, die wir heute schon erzielen können. Das ist der Hauptschwerpunkt. Weniger auf die wissenschaftliche Forschung, sondern mehr darauf, was wir bereits tun können - wie können wir das angewandte Quantencomputing nutzen, um unseren Kunden Vorteile zu bieten? 

Außerdem bin ich Microsoft Regional Director und MVP. Das sind Auszeichnungen, die Microsoft an, wie sie sagen, Community-Leader vergibt, die ihr Wissen weitergeben. Ich halte viele Konferenzvorträge, viele virtuelle Konferenzen in diesen Tagen, aber auch eine persönliche Konferenz, die diese Woche stattfindet und auf die ich mich sehr freue. Ich mache viele Dinge, ich habe auch meine eigene kleine Quantencomputer-Videoserie. Man kann sich das wie einen Podcast vorstellen, nur dass man die Leute sehen kann, während sie reden, und das nenne ich QuBites. Nicht Qubits, sondern QuBites mit einem anderen E. Und so nenne ich es QuBites: Bite-sized Pieces of Quantum Computing. Das ist es, was ich tue. Im Grunde habe ich immer ein offenes Ohr für die Industriepolitik in all diesen Bereichen, sehr technisch, aber ich verstehe auch die Strategie und das Geschäft rundherum. Und ja, ich bin immer leidenschaftlich bei all diesen Themen.

Yuval: Und was die Geografie angeht, so ist Reply zwar ein globales Unternehmen, aber konzentrieren Sie sich hauptsächlich auf Europa oder auf andere Gebiete? 

Rene: Valorem Reply ist ein US-Unternehmen. Ich lebe eigentlich in Deutschland und arbeite seit fast einem Jahrzehnt für US-Unternehmen. Aber eigentlich ist Valorem Reply Teil der Reply-Gruppe, die ihren Hauptsitz in Italien hat und in Europa, in Italien und Deutschland, überall stark vertreten ist. Aber wie gesagt, Reply hat wirklich überall Niederlassungen, in den USA, in Großbritannien, in Deutschland und in Italien. Und ich arbeite viel mit meinen Kollegen zusammen, zum Beispiel von Data Reply, wenn es um Quantencomputing und Machine Learning Reply geht. Aber auch bei Valorem Reply machen wir eine Menge interessanter Dinge in diesem Bereich. Ja, das stimmt.

Yuval: Ausgezeichnet.

Rene: Im Grunde genommen ist das, was wir tun, professionelle Dienstleistungsberatung, aber nicht nur auf strategischer Ebene. Wir können mit einer Strategie beginnen, aber dann unterstützen wir die Kunden auch während der gesamten Entwicklung. Wir machen also manchmal unsere eigene Produktentwicklung, aber oft ist es eine kundenspezifische Entwicklung für Kunden, die alle verschiedenen Anbieter umfasst. Es ist nicht nur Microsoft, aber alle von ihnen sind Teil der, im Grunde, was wir entwickelt mit und herstellerunabhängig, sondern auch viele verschiedene Technologien. Reply besteht aus etwa 10.000 Mitarbeitern, die im Grunde in mehrere Unterunternehmen aufgeteilt sind. Aber wie Sie sich anhand der Größe vorstellen können, handelt es sich im Grunde um allgemeine professionelle Dienstleistungen, die alle mit Software zu tun haben, aber auch ein wenig mit Hardware.

Yuval: Wenn Sie sich auf Quantenkunden konzentrieren, sehen Sie dann in einer bestimmten Branche, einer bestimmten Anwendung, reine Quantenanwendungen oder eher quanteninspirierte Optimierungen und so weiter? Erzählen Sie mir ein wenig darüber, was Sie auf dem Markt sehen, wo sich die Quanten-Technologie durchsetzt.

Rene: Auf jeden Fall. Und so sehen wir keine bestimmte Branche. Natürlich gibt es bestimmte Branchen, die im Moment gut geeignet sind. Ich würde sagen, alles, was eine starke nicht-lineare Herausforderung darstellt, richtig? Das könnte die Arzneimittelforschung sein, die chemische Verarbeitung im Allgemeinen. Wenn wir darüber nachdenken, wie die Chemie wirklich funktioniert, dann ist es die Quantenchemie, richtig? Der Einsatz von Quantencomputern, um zu simulieren, wie die Chemie, wie unser Universum wirklich aufgebaut ist, ist daher natürlich sehr vorteilhaft. Und es gab natürlich einen großen Vorteil in diesen Branchen. Aber es geht nicht nur um bestimmte Branchen. Wir arbeiten mit der Automobilbranche, der Telekommunikation und den Versorgungsunternehmen zusammen, die zu unseren Kunden zählen. Ich kann Ihnen später einige Beispiele für Projekte nennen, die wir bereits durchgeführt haben und was wir dort sehen. Aber zunächst einmal würde ich sagen, dass wir uns im Moment auf drei Schlüsselbereiche konzentrieren.

Die erste ist das maschinelle Lernen mit Quanten, bei dem es im Grunde um die Analyse klassischer Daten auf Quantencomputern geht. Und man kann bereits einige wirklich interessante Dinge erreichen. Und wir sind an einer Reihe von Projekten und Forschungsarbeiten beteiligt, die ich leider aus NDA-Gründen nicht nennen kann, aber mit QML, mit Quanten-Maschinenlernen, lassen sich erstaunliche Dinge erreichen. Zum Beispiel bei der Bildklassifizierung. Und einige unserer Experimente haben gezeigt, dass bestimmte neuere QML-Algorithmen nicht nur schnellere Ergebnisse liefern als das klassische maschinelle Lernen, sondern auch präziser sind, was verrückt ist, wenn man darüber nachdenkt. Es ist nicht nur schneller, sondern auch präziser. Aber wenn man bedenkt, wie unser Universum im kleinsten Maßstab aufgebaut ist, dann ist das alles Quantenmechanik, oder? Die Anwendung des maschinellen Lernens auf Quantenebene kommt vielleicht auch der Realität unserer analogen Welt näher, die natürlich auf diesem Prinzip der Ungewissheit beruht, wenn man so will, im Vergleich zu dieser digitalen Welt.

Näher an der Natur zu sein, hilft uns auch, schneller und besser zu simulieren, was interessant ist. QML ist also das eine und ein anderes ist natürlich die quanteninspirierte Optimierung, die wir mit QUBO entwickelt haben: Quadratic Unconstrained Binary Optimization. Die Idee hinter dem allgemeinen quanteninspirierten Computing und insbesondere der quanteninspirierten Optimierung besteht darin, die Prinzipien des Quantencomputers und der Quantenalgorithmen zu nutzen, sie aber nicht auf echten Quantencomputern laufen zu lassen, sondern sie auf klassischen Computern auszuführen. Aber natürlich gibt es auch sehr leistungsfähige Computer, wie z. B. GPUs, auf denen man viele parallele Operationen ausführen kann, oder FPGAs oder andere, richtig? Dort kann man wirklich interessante Arbeitslasten ausführen. Man kann also die Prinzipien des Quantencomputers nutzen, diese in Algorithmen implementieren und sie dann auf dieser Art von klassischer Hardware ausführen und bessere und schnellere Optimierungsergebnisse erzielen als klassische Algorithmen, als klassische Optimierungsalgorithmen und klassische Hardware.

Und wenn man an die Zukunft denkt, wenn wir erst einmal genügend leistungsstarke Quantencomputer zur Verfügung haben, dann müssen diese Algorithmen nicht neu entwickelt werden, weil sie bereits für Quantencomputer entwickelt wurden, aber sie werden einfach fliegen, wenn man sie auf einem echten Quantencomputer ausführt. Und auch darüber können wir später noch ein wenig mehr sprechen. Ich kann hier einige Anwendungsfälle aufzeigen, bei denen wir mit quanteninspirierter Optimierung eine wirklich große Investitionsrendite erzielen. 

Aber ich möchte auch den dritten Schlüsselbereich erwähnen, den wir als Quantensicherheit und Quantenkommunikation betrachten. All das ist mit den Bereichen der Quantensicherheit verbunden. Richtig? Ich würde sagen, einerseits ist die Quantensicherheit eine Bedrohung, wie wir wissen, oder? Mit dem Shor-Algorithmus kann man Verschlüsselungen wie RSA knacken, und wenn erst einmal genügend leistungsfähige Maschinen zur Verfügung stehen, wenn erst einmal genügend leistungsfähige Quantencomputer zur Verfügung stehen, dann heißt es, dass man mit viertausend stabilen Qubits RSA 2048 knacken kann, richtig? Das ist der derzeitige Standard für einen Großteil der sicheren Kommunikation. Das gesamte Internet ist heutzutage auf sichere Kommunikation aufgebaut. Und wenn man die knacken kann, dann passieren natürlich viele schlimme Dinge. Richtig? Und das wird in ein paar Jahren mit Sicherheit passieren. Sie haben vielleicht gehört, dass IBM angekündigt hat, dass sie in zwei Jahren, im Jahr 2023, einen Quantencomputer mit 1.000 Qubits haben wollen. Oder? Gehen wir mal näher ran und mit 1.000 Qubits könnte man vielleicht tatsächlich schon knacken, ich weiß es nicht. Ich habe nicht nachgerechnet, aber sagen wir mal, RSA 2056 oder so schon.

Richtig? Und so gibt es diese große Bedrohung des so genannten Q-Day, oder in Bezug auf den Millennial-Bug, den Sie vielleicht kennen, wird er manchmal auch Y2Q-Day genannt. Er wird kommen. Was wir also als Dienstleistung anbieten, ist zum Beispiel die Beratung. Aber auch Beratung für Kunden, was sie heute schon tun können. Denn sie müssen ja nicht warten, bis es sich mit dem Q-Day verzögert, sondern sie können bestimmte Dinge schon heute tun. Oder? Das ist wirklich interessant, wenn es um die Quantensicherheit geht, denn sie wird kommen. Es ist nur eine Frage der Zeit, aber die Leute sollten sich jetzt vorbereiten. Darauf richten wir also unser Hauptaugenmerk. Bei der Quantensicherheit geht es aber auch um die Quantenkommunikation, z. B. die Verteilung von Quantenschlüsseln, mit der man sicher Schlüssel austauschen kann, symmetrische Schlüssel und so weiter.

Es gibt auch Möglichkeiten mit echten Zufallszahlen usw., die man mit Quantencomputing erzeugen kann. Und in all diesen drei Bereichen, wie maschinelles Lernen mit Quanten, quanteninspirierte Optimierung und Quantensicherheit, sehen wir die größten Auswirkungen, wenn wir mit allen Kunden zusammenarbeiten, wo wir bereits heute eine Wirkung erzielen können. Und selbst wenn die Hardware für das Quantencomputing noch in den Kinderschuhen steckt, laufen diese Algorithmen, insbesondere das quanteninspirierte Computing, schneller als klassische Hardware. Ich finde es wirklich beeindruckend, dass wir bereits in den Kinderschuhen der Hardware die Prinzipien nutzen können, um mit Quanten-inspiriertem Computing Software zu entwickeln, die die klassischen Optimierungsalgorithmen übertrifft.

Yuval: Wenn man bedenkt, dass die Hardware noch in den Kinderschuhen steckt und das Interesse am Quantencomputing weit verbreitet ist, sehen Sie dann heute den ROI? Sehen Sie Unternehmen, die Quantenprojekte tatsächlich in die Produktion überführen und daraus einen echten geschäftlichen Nutzen ziehen? Oder handelt es sich eher um eine Sondierungsphase, in der ich das untersuchen möchte. Lassen Sie mich das untersuchen. Und vielleicht werden wir es in ein paar Jahren in die Produktion überführen.

Rene: Ja. Viele dieser Projekte, und ich würde sagen, unsere Pilotphase, aber einer unserer Kunden hat die quanteninspirierte Lösung bereits in die Produktion überführt. Ich kann den Namen hier nicht nennen, aber es handelt sich um einen der größten Energienetzbetreiber der Welt. Und wie Sie sich vorstellen können, basieren sie auf der Wartung dieser Energienetze. Landleitungen und Umspannwerke und so weiter, und vieles mehr. Und sie haben etwa 20.000 Außendienstmitarbeiter, etwa 20.000 Leute, die jeden Tag einen bestimmten Zeitplan haben, zu dem sie mit dem Auto oder einem anderen Verkehrsmittel fahren müssen. Aber im Grunde fahren sie zu diesen bestimmten Haltestellen. Sie müssen eine Aktion durchführen. Ich weiß nicht, eine Umsteigevorrichtung reparieren oder was auch immer es ist. Richtig? Und so haben sie diese 20.000 Außendienstmitarbeiter, deren Zeitplan natürlich im Voraus geplant werden muss.

Wie Sie wahrscheinlich aus der Informatik wissen, handelt es sich dabei um ein klassisches NP-komplexes Problem, das TSP genannt wird, das Traveling-Salesman-Problem, richtig? Oder ein Optimierungsproblem der Terminplanung. Richtig? Je mehr Stationen man hinzufügt, desto exponentieller wird es, richtig? Je komplexer es wird, weil das Optimierungsziel, das man damit erreichen will, natürlich darin besteht, die Arbeitszeit der Außendienstmitarbeiter zu maximieren, aber gleichzeitig die Zeit zu minimieren, die sie auf der Straße verbringen, also die Reisezeit. Richtig? Wir wollen den optimalen Zeitplan finden. Um es kurz zu machen: Für diesen Kunden haben wir unsere Mega QUBO-Lösung eingeführt, einen quadratischen, uneingeschränkten binären Optimierungsalgorithmus. Und das kann als Workforce Management nützlich sein, richtig? So kann die von uns entwickelte Optimierung in wenigen Minuten einen Zeitplan ermitteln, der die Arbeitszeit maximiert und gleichzeitig die Zeit, die auf der Straße verbracht wird, minimiert.

Was sie erreichen, ist ziemlich beeindruckend. Sie reduzieren die Reisezeit von 20.000 Außendienstmitarbeitern um 20 %, richtig? Und das bei einer 18-fachen Ausführungsgeschwindigkeit auf einem GPU-Cluster. Das sind, glaube ich, ziemlich aufschlussreiche Zahlen. Das ist eine Menge Zeit und Geld, die hier eingespart werden. Und das geschieht wiederum mit quanteninspirierter Optimierung, mit unserer Mega-QUBO-Lösung, in die Sie bestimmte Dinge eingeben können, und die Ihnen dann den optimalen Zeitplan als Ergebnis liefert. Und das ist nur ein Beispiel. Ich habe ein paar Beispiele, bei denen wir mit Kunden wie einem großen Telekommunikationsbetreiber zusammenarbeiten. Und wie gesagt, der Fall, den ich gerade erwähnt habe, wird bereits in der Produktion eingesetzt, richtig? Es läuft und optimiert den Zeitplan, und es bringt eine Menge ROI. Wenn Sie es selbst ausrechnen können: 20 % weniger Reisezeit für 20.000 Außendienstmitarbeiter.

Das ist natürlich viel Geld. Oder? Aber wir sind auch an einer Reihe von Herausforderungen beteiligt, wie der Airbus Quantum Computing Challenge. Wir haben daran teilgenommen, und ein Team von Machine Learning bei Reply hat tatsächlich gewonnen. Die Reply-Leute für maschinelles Lernen haben die Airbus Quantum Computing Challenge mit einer Lösung gewonnen. Auch hier handelt es sich im Grunde um einen großartigen Optimierungslöser und Optimierer. Nun, die Optimierung der Beladung eines Flugzeugs, wie Sie sich vorstellen können, ist ein super komplexes Problem mit, ich weiß nicht, vielleicht Hunderten von Variablen. Ich weiß nicht, man muss die Masse des Flugzeugs ermitteln und hat all diese physikalischen Beschränkungen. Man darf eine bestimmte Gesamtmasse nicht überschreiten. Man muss das Gewicht auf eine bestimmte Weise verteilen. Man will so wenig Treibstoff wie möglich verbrauchen. Man will die Zeit, die das Flugzeug am Boden ist, minimieren und all das.

Wenn man ein Flugzeug optimal beladen will, gibt es eine ganze Reihe von Dingen, die sehr komplex und schwierig sind. Deshalb haben wir diese Lösung entwickelt und zum Beispiel die Airbus Quantum Computing Challenge gewonnen. Ein weiteres Beispiel ist ein Pilotprojekt für einen Telekommunikationsbetreiber, bei dem wir wiederum den Optimierungslöser Mega QUBO eingesetzt haben, um die Verteilung des Frequenzbereichs zu optimieren. Wie Sie sich vorstellen können, ist ein 5G-Netz wie eine Antenne, ein Mobilfunkmast, wenn Sie so wollen, und dieser Mobilfunkmast kann natürlich nur eine bestimmte Anzahl von Nutzern bedienen, richtig? Irgendwann ist die Kapazität erschöpft und man will optimieren. Im Grunde genommen haben sie also diesen Bereich und wollen ihn optimieren. Es ist ein wenig fragmentiert, richtig? Sie wollen so viele Nutzer wie möglich haben. Man muss sie also im Grunde optimal verpacken. Und dies zeigt auch einige wirklich vielversprechende Geschwindigkeitssteigerungen, wenn es darum geht, quanteninspirierte Optimierung dafür zu verwenden. Richtig?

Yuval: Um Ihr Geschäft, die Quantenseite Ihres Geschäfts, auszubauen, wollen Sie natürlich, dass mehr Kunden in die Produktion gehen und mehr Kunden einen positiven ROI aufweisen. Abgesehen von stärkeren Computern, was fehlt Ihrer Meinung nach? Was wird benötigt, um den Einsatz von Quantenlösungen zu beschleunigen?

Rene: Nun, man kann es in mehrere Bereiche aufteilen, würde ich sagen. Aber wenn wir vom technischen Standpunkt aus darüber nachdenken, denke ich, dass es auch notwendig ist, diese mittlere Ebene der Programmiersprache zur Verfügung zu haben, die nicht nur mit einem bestimmten Quantencomputer verwendet werden kann. Denn Sie müssen sich vorstellen, dass sich diese Quantencomputer natürlich noch in einem sehr frühen Stadium befinden. Richtig? Denken Sie an den Großrechnerbereich im 20. Jahrhundert. In der Mitte des 20. Jahrhunderts hatten wir diesen Großrechnerbereich. Das stimmt. Und das ist wahrscheinlich vergleichbar mit dem heutigen Stand der Quantencomputer. Natürlich ist es nicht zu 100 % vergleichbar, aber Sie verstehen schon, was ich meine, oder? Es sind riesige Dinger, und es gibt ganz bestimmte Möglichkeiten, sie zu programmieren, richtig?

Man muss tatsächlich mit diesen Quantencomputern sprechen und sie mit einer Maschinensprache programmieren. Es ist nicht einmal vergleichbar mit dem Zusammenbau oder mit klassischen Computern, aber im Grunde muss man eine Sprache verwenden, die keine Hochsprache ist. Außerdem ist man sehr stark von diesem bestimmten Quantencomputer abhängig. Die Herausforderung für die Entwicklung, die meiner Meinung nach im Moment gelöst wird, sind also Dinge wie zum Beispiel Q#. Aber auch IBM hat einiges zu bieten. Und dann gibt es natürlich noch ein paar andere Firmen, aber im Grunde genommen hat man eine High-Level-Programmiersprache, in der man seine Quantenalgorithmen schreiben kann. Und dann gibt es eine mittlere Schicht, im Grunde einen Interpreter oder wie bei Q# die QIR, die Quanten-Zwischendarstellung, die eine Darstellung Ihres Codes ist, die dann mit einer maschinenspezifischen Laufzeit auf jedem dieser Systeme laufen kann.

Im Grunde genommen haben Sie eine Programmiersprache auf hoher Ebene. Man hat eine Sprache und kann alle Arten von Quantencomputern ansprechen, solange jeder von ihnen eine Laufzeit zur Verfügung stellt, die grundsätzlich mit dem QIR kommunizieren kann. Kurz gesagt, was meiner Meinung nach fehlt, aber ich glaube, es wird gelöst, ist dieser generische und leichter zugängliche Programmierstil und Programmiersprachen für Quantencomputer. Aber abgesehen von den technischen Dingen, natürlich. Es gibt auch Kunden, die zögern, weil sie vielleicht immer noch denken: Oh ja, ich habe von Quantencomputern gehört, aber das ist eine Sache, die vielleicht in 10 Jahren oder so passiert. Im Moment ist das für uns nicht von Belang. Richtig? Das ist es, was man oft hört. Deshalb versuche ich auch mit meiner QuBites-Videoreihe, mich auf die heutigen Auswirkungen zu konzentrieren, denn mit bestimmten Lösungen lässt sich bereits ein ROI erzielen.

Und ich denke, wir müssen mehr Fälle aufzeigen, in denen der tatsächliche Nutzen bereits heute erkennbar ist. Richtig? Aber natürlich brauchen wir auch eine leistungsfähigere Hardware für Quantencomputer. Und eine andere Sache, die ich auch großartig finde, dass Sie, zum Beispiel Yuval, den Podcast hier haben und ich meine Videoserie mache und ich weiß, dass es ein paar andere Leute gibt, die auch Podcasts oder Videoserien machen, ist die Bildung, richtig? Und die Weitergabe von Wissen in diesem Bereich und das Herausholen des Quantencomputers aus der Forschungswelt und aus diesem etwas exklusiven Club, wenn man so will, damit es für alle zugänglicher wird. Denn man braucht nicht nur Leute, die einen Doktortitel in Physik haben, sondern auch Leute, die etwas von Programm- oder Projektmanagement verstehen, und man braucht natürlich Ingenieure, Entwickler und Marketingfachleute.

Man braucht all das, was wir aus dem klassischen Rechnen kennen, weil wir aus dem Stadium der Wissenschaft und Forschung herauskommen und in das echte angewandte Quantencomputing einsteigen, auch wenn es noch in den Kinderschuhen steckt. Ich denke, wir brauchen mehr Leute, die sich dem Quantencomputing anschließen, wenn man so will, die nicht aus dem reinen Quanteninformations- oder Quantencomputing-Hintergrund der Universität kommen, sondern auch einen vielfältigeren Hintergrund und eine integrativere Gemeinschaft. Und dann müssen wir auch mehr ROI zeigen, der mit diesen Quantenlösungen heute erreicht werden kann. Und wie ich schon sagte, vom technischen Standpunkt aus, der bereits mit Q# gelöst wurde, geht es nicht nur um spezifische Quantencomputer, sondern auch um eine generische Programmiersprache.

Yuval: Ich habe neulich mit einem Partner von McKinsey gesprochen, und er erwähnte einen Begriff, den er Business Translator nannte. Jemand, der sagt: "Ich kann die technischen Vorteile von Quantum in einen geschäftlichen Nutzen, in den ROI übersetzen. Es geht nicht nur darum, was es bewirkt, sondern auch darum, warum Sie sich dafür interessieren sollten, wie wir heute einen Mehrwert schaffen können und welche Projekte Sie erst in ein paar Jahren sehen werden. Ich mag diesen Begriff. Und ich glaube, dass Ihr Unternehmen unter anderem dazu beiträgt, den Kunden den geschäftlichen Nutzen zu vermitteln.

Rene: Ganz genau. Und diese tatsächlich auszuführen. Richtig? Wir können es kommunizieren, aber wir können auch liefern. Und das ist, ja. Das ist wichtig.

Yuval: Meine letzte Frage: Sie erwähnten, dass Reply aus mehreren verschiedenen Unternehmen, mehreren verschiedenen Einheiten besteht. Sehen Sie die Quantum-Projekte als eigenständige Projekte oder sehen Sie sie als Teil einer breiteren Unternehmenssoftware- oder Hardware-Architektur? Oh, wo ist das Rechenzentrum? Wie lauten die SLA? Wie kommen die Daten herein? Wie kommen die Daten wieder heraus? Ist es isoliert oder ist es integriert?

Rene: Ja, beides würde ich sagen. Es hängt wirklich von den Kunden ab. Es hängt natürlich auch von der Geschäftsentwicklung ab, wie die Kundenbeziehung aussieht, oder? Welche Leute da involviert sind, aber von der typischen Sache, wie die Quantenprojekte selbst, gibt es typischerweise spezifische Dinge. Denn man kann nicht einfach jedes Problem mit einem Quantencomputer lösen. Das ist auch ein Irrglaube. Viele Leute, mit denen ich spreche, natürlich nicht die Experten, aber viele Leute, die gerade erst von Quantencomputern hören, haben die falsche Vorstellung, dass Quantencomputer diese allgemeinen Computer sind, richtig? Und während ich hier mein Smartphone hochhalte und es Ihnen zeige, werden wir einen Quantencomputer in unserem Smartphone laufen haben, richtig?

Oder ein Quantencomputer, der in unserem Laptop läuft. Nun, das wird nicht passieren, zumindest nicht in nächster Zeit, Quantencomputer sind eine Ergänzung. Sie werden die klassischen Computer nicht ersetzen. Sie sind eine Ergänzung, und man kann sie mit einem Grafikprozessor vergleichen, der eine spezielle Grafikverarbeitungseinheit ist, richtig? Der ist spezifisch, gut gebaut für bestimmte Aufgaben. Das ist dasselbe wie bei einem Quantencomputer, auch wenn sie viel größer sind als die Grafikkarte in Ihrem PC und ein bisschen anders arbeiten, ganz anders. Aber man kann sich vorstellen, dass es sich um ein weiteres Beschleunigungsmittel für bestimmte Probleme handelt, oder? In der Regel ist es also ein sehr spezifisches Problem, das zuerst identifiziert werden muss. Unsere Reply-Roadmap, wie wir sie nennen, beginnt mit der quanteninspirierten Optimierung. Gemeinsam mit dem Kunden führen wir einen Workshop durch und wählen dann ein bestimmtes Szenario aus, das gut geeignet ist, richtig.

Die tatsächlich vom Quantencomputer profitieren. Denn wie ich schon sagte, ist nicht jedes Problem mit einem Quantencomputer so gut lösbar, dass man einen wirklichen Nutzen daraus ziehen kann. Richtig? Und dann haben wir dieses Problem identifiziert und dann einen Angriff und einen Quantencomputer-Algorithmus eingeführt. Das könnte QUBO sein. Es könnte auch etwas anderes sein, wie z. B. Monte-Carlo und eine Reihe anderer, im Grunde quanteninspirierter Optimierungsalgorithmen, die man verwenden kann. Und es hängt von dem jeweiligen Szenario ab, welches das beste ist. Wir wählen ein Szenario aus, führen den optimalen Quantencomputer-Algorithmus ein. Kurzfristig können wir die entwickelten quanteninspirierten Optimierungsalgorithmen auf klassischer Hardware, z. B. einem GPU-Array, laufen lassen, und langfristig kann man genau denselben Algorithmus, der entwickelt wurde, auf einem Quantencomputer einsetzen, und auf diesem wird er einfach fliegen, oder? Es wird sogar noch schneller sein, aber so gehen wir normalerweise an diese Projekte heran.

Yuval: Rene, das war eine Fülle von Informationen. Wie kann man mit Ihnen in Kontakt treten, um mehr über Ihre Arbeit zu erfahren?

Rene: Ja, Sie können mich in den meisten sozialen Medien finden. Zum Beispiel bei LinkedIn, suchen Sie einfach nach meinem Namen, Rene Schulte. Sie können sich auch gerne auf Twitter mit mir verbinden. Sie können mich dort finden. Mein Handle ist @RSCHU. Und ich teile ständig eine Menge Dinge in den sozialen Medien. Vielleicht möchten Sie sich dort vernetzen. Und dann gibt es noch meine kleine Videoserie, die heißt QuBites, wie Qubit, nur mit einem anderen E und einem S am Ende. Ein kleiner Happen zum Essen. QuBites finden Sie also auf thereply.com. Und wenn Sie mit Ihrer Lieblingssuchmaschine suchen, werden Sie es wahrscheinlich auch finden. Und ja, ich freue mich über den Kontakt und danke übrigens für diese tollen Fragen, Yuval.

Yuval: Nun, vielen Dank, dass Sie heute bei mir sind. Ich wünsche Ihnen einen schönen Tag.

Rene: Vielen Dank, dass ich dabei sein durfte. Es war mir ein Vergnügen, hier zu sein.


Über "Der Podcast des Qubit-Typen"

Der Podcast wird von The Qubit Guy (Yuval Boger, unser Chief Marketing Officer) moderiert. In ihm diskutieren Vordenker der Quanteninformatik über geschäftliche und technische Fragen, die das Ökosystem der Quanteninformatik betreffen. Unsere Gäste geben interessante Einblicke in Quantencomputer-Software und -Algorithmen, Quantencomputer-Hardware, Schlüsselanwendungen für Quantencomputer, Marktstudien der Quantenindustrie und vieles mehr.

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