Die Quantenrevolution nimmt Gestalt an

Sie könnte im nächsten Jahrzehnt den digitalen Bereich grundlegend verändern – sowohl zum Besseren, da sie Probleme von bisher unbekannter Komplexität bewältigen kann, als auch zum Schlechteren, da sie in den Händen böswilliger Akteure ein furchterregendes und mächtiges Instrument darstellt.

Eine neue Art des Rechnens

Das Revolutionäre daran ist im Prinzip einfach. Die klassische Informatik beruht auf „Bits“, also binären Informationseinheiten (0 oder 1), die voneinander unabhängig sind. Man kann sie sich in gewisser Weise wie Münzen vorstellen, die entweder auf die Kopf- oder die Zahlseite fallen. Die Quanteninformatik hingegen beruht auf „Qubits“, die in mehreren Zuständen gleichzeitig existieren können, also Kopf und Zahl zugleich. Dies bezeichnet man als Superposition bzw. Überlagerung. Außerdem können zwei Qubits, die miteinander interagiert haben, unter bestimmten Bedingungen korreliert bleiben. Die Zustände des einen Qubits werden dabei sofort im anderen Qubit widergespiegelt. Dieses Phänomen bezeichnet man als Verschränkung. Einige wenige Qubits, die sowohl „überlagert“ als auch „verschränkt“ sind, reichen also aus, um eine große Anzahl möglicher Konfigurationen gleichzeitig zu erforschen. Dies ist im wahrsten Sinne des Wortes ein Quantensprung und ein völlig anderer Rechenvorgang, mit dem sich Lösungen für bisher unlösbare Probleme finden lassen. Das Prinzip ist relativ leicht verständlich, die Umsetzung jedoch schwierig. Quantensysteme arbeiten bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273 °C) bzw. knapp darüber, und dürfen keinerlei Störungen ausgesetzt sein. Eine breite Nutzung ist daher zum jetzigen Zeitpunkt nicht denkbar. Mit genügend Zeit und Kapital dürften sich diese Hindernisse jedoch überwinden lassen.

Staaten und Unternehmen investieren massiv

Entsprechend erhöhen Staaten und Unternehmen ihre Investitionen in diesem Bereich. Die Beherrschung dieser Technologie, die selbst modernste kryptografische Verfahren kompromittieren kann, verschafft einen entscheidenden strategischen Vorteil. Entsprechend hat es höchste Priorität, eine missbräuchliche Nutzung der Quantentechnologie zur Entschlüsselung sensibler Daten zu verhindern. Insbesondere die USA und die Europäische Union drängen darauf, dass Finanzinstitute und kritische Infrastrukturen bis 2035 über Kryptografie-Lösungen verfügen müssen, die Angriffen durch quantentechnologische Verfahren standhalten können. Die großen Technologiekonzerne – IBM, Alphabet, Microsoft und Amazon – prägen das Ökosystem, während stärker spezialisierte Akteure, darunter auch europäische Unternehmen wie Thales, ID Quantique oder PQShield, insbesondere im Bereich der Cybersicherheit kritische Komponenten entwickeln. Diese vielversprechenden Aussichten spiegeln sich an den Märkten wider: Der MarketVector Global Quantum Leaders Index stieg im Jahresvergleich um fast 70 %[1].

Dieses Feld wird jedoch nicht ausschließlich von westlichen Unternehmen angeführt. China scheint bei der Infrastruktur für die Quantenkommunikation, insbesondere über Langstreckennetze und Satelliten[2], besonders große Fortschritte verzeichnet zu haben. Der Wettlauf um die Quantentechnologie ist somit Teil einer Entwicklung, die an den strategischen globalen Wettbewerb in den Bereichen KI, Halbleiter und Waffensysteme anknüpft.

Neue Möglichkeiten für Wirtschaft und Gesellschaft

Abgesehen vom Sicherheitsrisiko besitzt die Quantentechnologie das Potenzial, den Wert komplexer Wirtschaftssysteme langfristig zu steigern. Dies kann beispielsweise durch die Optimierung von Finanzportfolios, die Modellierung neuer maßgeschneiderter Moleküle, die Verwaltung von Energienetzen oder auch die Steuerung globaler Lieferketten erfolgen. Die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Vorteile dürften umso größer sein, als sie durch die zunehmende Bedeutung der KI noch verstärkt werden. Während die Stärke der KI in der statistischen Analyse besteht, könnte die Quantentechnologie eine immense Zahl an Möglichkeiten zur Erforschung neuer Lösungen schaffen. Aus der Kombination beider Technologien könnte eine neue Generation von Hybridsystemen mit hohem Leistungspotenzial hervorgehen. Die dadurch entstehende Welt wäre sowohl im quanteninformatischen als auch im übertragenen Sinn stärker „verschränkt“: komplexer, aber besser beherrschbar, da Schwächen durch genau die revolutionäre Technologie ausgeglichen werden, durch die sie entstanden sind.

Hier bieten sich zweifellos völlig neue Gelegenheiten. Für Wirtschaftsakteure, die sich – anders als Qubits – zwischen Kopf und Zahl entscheiden müssen, werden sich sowohl aufregende als auch überraschende Möglichkeiten der Wertschöpfung ergeben, die von zahlreichen technologischen und wirtschaftlichen „Quantensprüngen“ begleitet werden dürften.

[1] In US-Dollar, Stand: Ende Mai.
[2] Wie die überparteiliche US-Denkfabrik CSIS betont

Den ausführlichen Beitrag finden Sie im angehängten PDF.