Warum Quantensoftware die Welt fressen wird

In den zehn Jahren, die seit der Veröffentlichung von Marc Andreesens "Why software will be eating the world" vergangen sind, hat er Recht behalten. In der Tat haben Softwareunternehmen - von Netflix bis Amazon, von Pixar bis LinkedIn, von Gong bis Snowflake - zahlreiche Branchen komplett umgekrempelt.

Aber Softwarelösungen stoßen in vielen Branchen an ihre Grenzen, vor allem wegen der Leistungsgrenzen der Computer. Nehmen Sie zum Beispiel Molekularsimulationen. Wenn wir in der Lage wären, komplexe Moleküle zu simulieren, könnten wir die Entwicklung neuer Materialien für die Energiespeicherung und die Kohlenstoffabscheidung, neuer Impfstoffe oder sogar neuer Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln beschleunigen - die derzeit etwa 1,2 % des gesamten Energieverbrauchs der Welt ausmachen. Aber die heutigen Supercomputer können kaum ein Wassermolekül genau simulieren.

Oder nehmen Sie einen UPS-Lieferwagen, der 100 Stopps einlegen muss, um Pakete abzugeben. Wie sieht die optimale Reihenfolge der Stopps aus, und wie ändert sie sich bei wechselnden Verkehrs- oder Wetterbedingungen? Wenn Logistikunternehmen in der Lage wären, diese Probleme in Echtzeit zu lösen, könnten sie ihre Betriebskosten drastisch senken und erhebliche Wettbewerbsvorteile erzielen.

Finanzdienstleistungen sind ein weiteres Beispiel. Die Fähigkeit eines Unternehmens, bessere Risikobewertungen vorzunehmen, schneller auf Marktveränderungen zu reagieren oder schnellere und genauere Monte-Carlo-Simulationen zur Bewertung von Optionen durchzuführen, kann ihm einen deutlichen Wettbewerbsvorteil gegenüber Unternehmen verschaffen, die ältere, langsamere und weniger genaue Methoden verwenden.

Quantencomputer bieten einen Hoffnungsschimmer. Auf der Grundlage einzigartiger Erkenntnisse aus der Quantenphysik nutzen Quantencomputer einzigartige Quanteneigenschaften, um mehrere Berechnungen gleichzeitig durchzuführen, neue Muster in unstrukturierten Daten zu finden und exponentielle Geschwindigkeitssteigerungen gegenüber klassischen Computern zu erzielen.

Die Frage nach dem besten Weg, Qubits (Quantenbits) zu bauen und sie in einem Quantencomputer zu kombinieren, ist noch nicht geklärt. Einige Unternehmen verwenden supraleitende Qubits, andere kalte Atome, photonische Qubits, topologische Qubits oder andere Modalitäten. Den heutigen Quantencomputern fehlt auch eine Fehlerkorrektur, so dass sie anfällig für Umwelt- oder Herstellungsfehler sind. Eine solche Fehlerkorrektur ist in Vorbereitung, zusammen mit einer dramatischen Erhöhung der Anzahl der verfügbaren Qubits. Doch unabhängig davon, welche Technologie sich am Ende durchsetzen wird, brauchen diese Quantencomputer Quantensoftware, um der Maschine Leben einzuhauchen und sie zum Brummen zu bringen.

Das Schreiben von Software für Quantencomputer weist sowohl Unterschiede als auch Gemeinsamkeiten mit dem Prozess des Schreibens von Software für klassische Computer auf. Der Unterschied liegt darin, dass Software-Ingenieure neue Konzepte - wie Verschränkung und Überlagerung - und neue grundlegende Bausteine - wie Hadamard- und CNOT-Gatter - verstehen müssen. Zugleich gibt es aber auch Ähnlichkeiten. Insbesondere braucht Quantensoftware Abstraktionsebenen. Genauso wie ein Webdesigner keine Assembler-Kenntnisse braucht, möchte ein Finanzfachmann, der sich mit Quanten beschäftigt, auf einer höheren Abstraktionsebene arbeiten, anstatt ganz nah an der eigentlichen Hardware zu sein. 

Einige dieser Abstraktionsschichten und der Weg zur Erstellung optimierter Quantenschaltungen befinden sich noch in der Entwicklung. Was in der klassischen Welt seit 60 Jahren entwickelt wird, muss in der Quantenwelt erst noch entwickelt werden, aber Unternehmen wie Classiq machen große Sprünge, um diese Lücken zu schließen. Solche Abstraktionsebenen ermöglichen es, Quantensoftware in neue Höhen zu treiben und gleichzeitig den Talentpool zu erweitern, indem sie auch Menschen ohne Doktortitel in Quantenphysik die Möglichkeit geben, einen sinnvollen Beitrag zu den Quantenbemühungen ihrer Unternehmen zu leisten. 

In wenigen Jahren werden sowohl die Recheninfrastruktur als auch die Softwareentwicklungsplattformen vollständig vorhanden sein. Diejenigen Unternehmen, die abwarten und Quantencomputer erst dann nutzen, werden hoffnungslos im Rückstand sein, genau wie diejenigen, die das Internet, den elektronischen Handel oder das maschinelle Lernen ignoriert haben. Es ist jetzt an der Zeit, mit der Erforschung von Quantentechnologien und dem Aufbau interner Kompetenzen zu beginnen. Warten Sie nicht, bis Quantensoftware es Ihren Konkurrenten und Branchenneulingen ermöglicht, Ihre Gewinne oder Ihren Anteil an der Geschäftswelt aufzufressen.