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Interview mit Martin Hofmann und Hartmut Neven

Der Volkwagen Konzern und Google haben eine umfassende Forschungszusammenarbeit im Bereich Quantencomputing bekanntgegeben. Quantencomputer sind hochleistungsfähige Spitzenrechner, die sich in ihrer Funktionsweise grundlegend von herkömmlichen Computern unterscheiden.

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Hartmut Neven, Entwicklungsleiter des Google Quantum Artificial Intelligence Laboratory
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Von links: Hartmut Neven, Entwicklungsleiter des Google Quantum Artificial Intelligence Laboratory und Martin Hofmann, Leiter Konzern IT
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Martin Hofmann, Leiter Konzern IT

Volkswagen und Google setzen auf Quantencomputer

Im Interview erklären Martin Hofmann, Leiter Konzern IT, und Hartmut Neven, Entwicklungsleiter des Google Quantum Artificial Intelligence Laboratory, welche Ziele sich die Unternehmen gesteckt haben und wie die Kooperation künftige Mobilitätslösungen voranbringen könnte.

Was wollen Volkswagen und Google mit ihrer Zusammenarbeit erreichen?

Hofmann: Quantencomputer haben ein enormes Potenzial, sie können für vielfältige und anspruchsvolle Aufgaben eingesetzt werden. Das können neue Mobilitätslösungen für unsere Kunden sein, oder ganz unterschiedliche Anwendung innerhalb unseres Unternehmens. Vor einiger Zeit war das so konkret noch gar nicht denkbar. Wir wollen diese Chance nutzen und unter den ersten sein, die Quantencomputer unternehmerisch sinnvoll einsetzen können. Gemeinsam mit Google bringen wir die anwendungsnahe Forschung voran.

Neven: Google verfügt bereits über einen leistungsfähigen Quantencomputer und die notwendige Software. Wir wissen, dass der Computer bestimmte wohldefinierte Rechen-Aufgaben hervorragend lösen kann. Allerdings stammen diese Benchmark-Aufgaben aus dem mathematisch-abstrakten Bereich. Gemeinsam mit Volkswagen wollen wir herausfinden, welche anwendungsbezogenen Aufgaben der Quantencomputer besser bearbeiten kann als ein herkömmlicher Rechner.

Was genau macht ein Quantencomputer?

Neven: Quantencomputer bauen auf den Prinzipien der Quantenmechanik auf und sind grundlegend anders konstruiert als die Rechner, die die meisten von uns aus dem Alltag kennen. In herkömmlichen Computern ist der Speicher aus Bits, der kleinsten Informationseinheit in der Informatik, zusammengesetzt. Jedes Bit kann entweder den Wert Null oder Eins annehmen. Ein Quanten-Bit - kurz: Qubit - kann dagegen den Zustand Null, Eins, oder beide Zustände gleichzeitig annehmen. Die Rechenleistung steigt damit exponentiell, denn ein Quantencomputer kann jeden Rechenschritt mit sämtlichen Zuständen zur gleichen Zeit durchführen.

Hofmann: Die Geschwindigkeitsunterschiede sind immens. Bestimmte Rechenaufgaben löst ein Quantencomputer zum Beispiel in wenigen Sekunden – der schnellste herkömmliche Superrechner der Welt würde dafür mehr als ein Jahr brauchen. Das bedeutet nicht, dass Quantencomputer herkömmlichen Rechnern grundsätzlich überlegen sind. Aber sie können viele hochkomplexe Aufgaben weitaus schneller lösen als herkömmliche Super-Rechner oder ermöglichen überhaupt erst eine Lösung.

Martin Hofmann, Leiter Konzern IT

In welchen Bereichen wollen Sie das nutzen?

Hofmann: Ein wichtiges Feld der Zusammenarbeit wird die Verkehrsoptimierung per Quantencomputing sein. Hier bauen wir auf den Erkenntnissen unseres ersten Forschungsprojekts mit 10.000 Taxis in der chinesischen Hauptstadt Peking auf. Unsere IT-Experten wollen nun ihr Spezialwissen vertiefen und experimentelle Algorithmen entwickeln, die neben der Fahrzeitverkürzung weitere Größen berücksichtigen. Es geht um Lösungen für einzelne Verkehrsteilnehmer oder auch für die städtische Verkehrsplanung.

Wie könnte das konkret aussehen?

Hofmann: Denkbar sind beispielsweise Optionen, um einem Fahrzeug bei Bedarf verfügbare E-Ladesäulen oder freie Parkflächen zuzuweisen. Ebenso ist es vorstellbar, städtische Verkehrsleitsysteme, öffentliche Verkehrsmittel oder Wetterbedingungen in die Routenplanung einzubeziehen. Städte könnten auf diese Weise den Verkehr bei Großereignissen oder Baustellen effizienter steuern und Stau vermeiden. In einem weiteren Bereich werden wir uns mit der Simulation von Materialstrukturen beschäftigen, vor allem für leistungsstarke E-Fahrzeugbatterien.

Neven: Ein sehr spannendes Projekt. Es ist ja so: Wenn Sie heute zu einem Architekten gehen und ein Haus planen lassen, dann kann er in kurzer Zeit verschiedene Varianten am Computer durchspielen und auf dem Bildschirm sichtbar machen. Wenn Sie aber Batterien für E-Fahrzeuge entwickeln, dann gibt es solche Simulationsmöglichkeiten bislang nicht. Das wollen wir ändern. Wenn uns das gelingt, wird der Entwicklungsprozess stark beschleunigt, weil Verbesserungsideen sofort am Computer simuliert werden können.

Woran messen Sie den Erfolg der Zusammenarbeit?

Neven: Wir wollen möglichst viele Anwendungsfälle finden, bei denen wir per Quantencomputing zu besseren Lösungen kommen als mit herkömmlichen Methoden. Was wir hier tun ist ein Experiment. Ich bin überzeugt, dass das Quantencomputing großes Potenzial hat.

Hofmann: Wir haben viele Jahre Erfahrung darin, Aufgaben und Anforderungen aus dem Automobilbereich in Algorithmen abzubilden. Vor einem Jahr haben wir als erster Automobilhersteller begonnen, uns dafür mit den Möglichkeiten des Quantencomputing zu beschäftigen. Diese Kompetenz bauen wir durch die Zusammenarbeit mit Google weiter aus. Wir freuen uns auf die gemeinsame Entwicklungsarbeit.

Hartmut Neven, Entwicklungsleiter des Google Quantum Artificial Intelligence Laboratory

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