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Hier ist ein Geheimnis, das die meisten Quantencomputing-Startups nicht wahrhaben wollen: Aktuell gibt es keinen Vorteil, eine Berechnung auf einem Quantencomputer im Vergleich zu einem klassischen Computer für industrielle Anwendungen durchzuführen ... zumindest für Optimierungsprobleme ... und für den Moment. Woher wir das wissen? Sagen wir einfach, wenn es jemand wissen sollte, dann wir bei Quantagonia. Lassen Sie mich das erläutern.
Kosten, Nutzen und Vorteile von Quantencomputern
Zunächst einmal gibt es die Kosten. Jede Berechnung, die ein Unternehmen durchführt, hat einen Preis. Idealerweise bringt eine Berechnung mit hohen Kosten irgendwann einen großen Nutzen. Leider sind Rechenzeiten auf einem Quantencomputer im Vergleich zu klassischen Methoden heute noch wahnsinnig teuer. Das soll nicht heißen, dass es keine Quantenberechnungen gibt, die diese Preise wert sind, aber höchstwahrscheinlich trifft das noch nicht auf Ihre Anwendungsfälle zu. Natürlich kann und wird sich das ändern, sobald Quantencomputer zugänglicher und weiterentwickelt sind.
Zweitens, klassische Computer funktionieren hervorragend. Derzeit ist ein Quanten-Speicher unausgereift und die Gate-Operationsrate von Quantencomputern im Vergleich zu klassischen Prozessoren wie GPUs unerschwinglich langsam. Das bedeutet nicht, dass ein Quantenprozessor einen klassischen Prozessor für ein Rechenproblem nicht übertreffen kann, aber es bedeutet, dass das Arbeiten mit ein paar hundert oder tausend (Q)Bits auf einer Quantum Processing Unit (QPU) für die meisten Algorithmen noch nicht zielführend ist ... zumindest ohne eine Form des Speicherns von Quantenzuständen. Glücklicherweise werden Quanten-Speicher kommen.
Drittens, besondere Eigenschaften bedürfen besonderer Aufmerksamkeit. Haben Sie sich jemals gefragt, warum Quantencomputer schneller oder so viel leistungsfähiger sind? Ein Quantencomputer ist genau dann leistungsfähiger, wenn er ein Problem mit weniger Abfragen oder Schritte lösen kann als der (beste) verfügbare klassische Alternativalgorithmus. Diese Quantenüberlegenheit ist möglich, weil Quantencomputer für Berechnungen nützliche Quantenphänomene ausnutzen können. Diese Quantenphänomene ermöglichen bestimmte Berechnungsschritte (oder Abfragen) in Algorithmen, auf die klassische Computer nicht zugreifen können. Diese besonderen Eigenschaften ermöglichen es einem Quantencomputer, in weniger Schritten mehr zu tun und dadurch ein Problem schneller zu lösen. Das bedeutet aber auch, dass diese speziellen Eigenschaften während der Berechnung erhalten werden müssen, und hier kommt schädliches Rauschen ins Spiel. Rauschen, das Verlieren von Quanteneigenschaften, passiert einfach. Ähnlich wie Reibung ein bewegtes Objekt nach und nach stoppt, gehen die vorteilhaften Rechenzustände von Quantencomputern nach und nach verloren. Obwohl es mit großem Aufwand verbunden ist, ist deshalb die Quantenfehlerkorrektur notwendig und wird momentan auch stark entwickelt.
Warum beschäftigen wir uns bei Quantagonia mit Quantencomputing?
Nun, die derzeit hohen Kosten für Quantenberechnungen führen für uns zu einem großen Nutzen in der Zukunft. Es gibt sehr viele Hürden, die überwunden werden müssen, bevor Quantencomputing für den Endnutzer wirklich vorteilhaft ist. So zum Beispiel integrieren wir Quantenalgorithmen und unsere anderen klassischen Algorithmen so, dass wir sie immer genau dann verwenden, wenn es auch wirklich einen Nutzen gibt. Am Ende sollen Sie sich als Benutzer nicht darum kümmern müssen, ob Sie einen Quantencomputer für Ihre Berechnung verwenden sollten oder nicht. CPUs sind schon jetzt keine Allzweck-Prozessoren mehr, z.B. beschleunigen GPUs schon lange spezifische Anwendungen. Ähnlich werden Quantencomputer für viele bestimmte Probleme nicht geeignet und stark problemabhängig sein. Deshalb konzentrieren wir uns bei Quantagonia auf hardwareunabhängiges und hybrides Quanten-Klassisches Computing, insbesondere bei der Berechnung von Optimierungslösungen. Dies unterscheidet sich deutlich von sogenannten quanteninspirierten Lösungen, also Quantenlösungen, die auf klassischen Computern ausgeführt werden. Obwohl diese für die Entwicklung von Algorithmen interessant sind, bieten sie keinen praktischen Quantenvorteil, da sie keine Quantenressourcen nutzen (einfach ausgedrückt: 'Wo keine Quantenhardware verwendet wird, gibt es auch keinen Quantenvorteil').
In unserem hybriden Quanten-Klassischen Ansatz entwickeln und implementieren wir sowohl reine Quanten- als auch reine klassische Algorithmen auf verschiedenen Arten von Hardwarebeschleunigern, die wir dann integrieren und orchestrieren. Dadurch können sie voneinander profitieren und gleichzeitig jederzeit die beste Lösung für ein Optimierungsproblem bieten. Auf diese Weise kann sich ein Benutzer auf die Lösungen für sein Problem und deren Umsetzung konzentrieren, anstatt sich damit zu befassen, welche Probleme am besten mit welchem Algorithmus auf welcher Hardware gelöst werden sollen. Diese Integration ist nicht einfach, und erfordert die Bewältigung von vielen Herausforderungen für eine vollständige End-to-End-Lösung. Das ist auch der Grund, warum wir jetzt anfangen müssen; wir können keine Quantencomputer bauen, ohne zu wissen, was wir gewinnen und wie wir sie am besten integrieren können. So bieten wir echten Mehrwert sowohl auf der klassischen als auch auf der Quantenebene. Spannend wird es bei der dynamischen Orchestrierung von Algorithmen und Hardwaretypen, um stets die wirklich optimale Lösung für ein Anwendungsproblem zu gewährleisten, ohne dass Sie wissen müssen, welche Schritte unternommen werden müssen, um die beste Lösung überhaupt garantieren zu müssen.
Diese Herangehensweise hat uns ermöglicht, unseren Kunden den führenden und schnellsten HybridSolver bereitzustellen. Es ist dabei auch der am leichtesten zugängliche Solver, den jeder direkt über die Cloud nutzen kann (nehmen Sie uns beim Wort – erstellen Sie einfach einen kostenlosen Accoutn und führen Sie Ihren ersten Job in wenigen Sekunden hier aus). Zusammen mit vielen anderen Funktionen revolutionieren wir Optimierung und Decision Intelligence ... aber dazu bald mehr.
