Was macht einen Quantencomputer so mächtig? Teil 2: Der Quantenparallelismus

Quantencomputing (QC) - Blogreihe zu Quantencomputing
Quantencomputing (QC) – Blogreihe zu Quantencomputing
Quantencomputer können komplexe Probleme lösen, die herömmliche Computer an Grenzen stoßen lässt. Die Technologie birgt viele Potenziale für die Industrie und bedeutet nicht nur einen Vorstoß in der Wissenschaft, sondern auch eine große Chance für innovative Geschäftsmodelle und vielversprechende Anwendungszenarien.

»Der Quantencomputer rechnet parallel und ist um ein Vielfaches schneller. Mit ihm lassen sich zum Beispiel Natursimulationen erstellen oder komplizierte Logistikketten optimieren oder Milliarden von Zahlungsströmen in Echtzeit steuern, während komplexe regulatorische Vorgaben berücksichtigt werden.« Dieses Zitat aus einem Artikel von Focus Online haben wir bereits im ersten Blogbeitrag dieser Serie kennengelernt, und zwar als Beschreibung des sogenannten Quantenparallelismus. Wir haben auch behauptet, dass dieser Effekt einer der Grundpfeiler für die Mächtigkeit des Quantencomputers ist. Wir haben aber nicht erklärt, was der Quantenparallelismus eigentlich genau ist, noch haben wir die Behauptung über die Mächtigkeit erklärt. Jetzt, wo wir die Grundlagen des Quantencomputing aus dem ersten Blogartikel kennen, werden wir dies schleunigst nachholen.

Was macht einen Quantencomputer so mächtig? Teil 1: Qubits, Superposition und weitere Grundlagen

Quantencomputing (QC) - Blogreihe zu Quantencomputing
Quantencomputing (QC) – Blogreihe zu Quantencomputing
Quantencomputer können komplexe Probleme lösen, die herömmliche Computer an Grenzen stoßen lässt. Die Technologie birgt viele Potenziale für die Industrie und bedeutet nicht nur einen Vorstoß in der Wissenschaft, sondern auch eine große Chance für innovative Geschäftsmodelle und vielversprechende Anwendungszenarien.

In den letzten Monaten und Jahren ist ein regelrechter Hype um Quantencomputer entbrannt. Von »Rechnen mit Überlichtgeschwindigkeit« (Quarks), »Revolution der Computertechnik«, welche die »nächste industrielle Revolution« (Tagesschau) auslösen könnte oder gar der »Quantenüberlegenheit« von Quantencomputern über jeden noch so großen Hochleistungsrechner (Süddeutsche Zeitung) ist die Rede. Insbesondere in Hinblick auf realitätsnahe Problemstellungen müssen Quantencomputer zwar noch größer und fehlertoleranter werden, aber jenseits dieser technischen Hürden ist das Potenzial von Quantencomputern riesig: »Der Quantencomputer rechnet parallel und ist um ein Vielfaches schneller. Mit ihm lassen sich zum Beispiel Natursimulationen erstellen oder komplizierte Logistikketten optimieren oder Milliarden von Zahlungsströmen in Echtzeit steuern, während komplexe regulatorische Vorgaben berücksichtigt werden.«. In diesem Zitat aus einem Artikel von Focus Online wird der sogenannte Quantenparallelismus beschrieben. Ein Effekt, den es nur auf dem Quantencomputer gibt und der – neben der Verschränkung – ein Grundpfeiler für die Mächtigkeit des Quantencomputers ist.

Resiliente Wertschöpfung: Mit dynamischer Kommissionierung zur krisensicheren Produktion

Resiliente Wertschöpfung – Blogreihe zum Gemeinschaftsprojekt »ResiLike«
Die COVID-19-Pandemie hat gezeigt, wie störanfällig die Liefer- und Wertschöpfungsketten unserer vernetzten Welt sind. Im Gemeinschaftsprojekt »ResiLike« (kurz für Resiliente Lieferketten) entwickeln die beiden Fraunhofer-Institute IAO und IFF Lösungsansätze für resiliente Liefer- und Wertschöpfungsketten. Ziel ist es, die Resilienz von Unternehmen zu steigern.

Störungen in den weltweiten Lieferketten und Produktionsengpässe bei wichtigen Bauteilen erfordern aufgrund der Coronapandemie von den Spediteuren aktuell eine hohe Dynamik in der Reorganisation von Lieferketten.
Die Volatilität in den Lieferketten wird verstärkt durch die gewaltigen Veränderungen in den Lieferbeziehungen im Rahmen von Transformationsprozessen, beispielsweise bei der Elektromobilität in der Automobilindustrie. Die dynamische Kommissionierung könnte für viele Unternehmen ein Weg sein, die aktuellen Unwuchten und Störungen in der Lieferkette auszubalancieren. Wie eine LiDAR-basierte Scantechnologien Unternehmen zu einer dynamischen Kommissionierung verhelfen kann, hat mein Kollege Klaus Richter vom Fraunhofer IFF in unserem Gemeinschaftsprojekt ResiLike untersucht. Seine Erkenntnisse finden Sie im Folgenden.

Triple KI: Was KI an den IT-Anforderungen ändert

Blogreihe Data Science
Blogreihe Data Science
Triple KI – Data Science durchgängig gedacht! Claudia Dukino und Damian Kutzias promovieren zu der Frage, wie datenbasierte Projekte erfolgreich zu anwendbaren KI-Lösungen umgesetzt werden können. In einer gemeinsamen Blogreihe bündelt das KI-Tandem seine Kompetenzen und Forschungsergebnisse und veranschaulicht, wie die Verzahnung von Prozessen, Tätigkeiten und Technologien von der Ideengenerierung bis hin zur Inbetriebnahme neuer Lösungen in Unternehmen Mehrwerte schaffen kann.

Mit neuen Technologien können auch neue Anforderungen einhergehen. Auch bei KI stellt sich nun die Frage, ob die KI-Systeme lediglich eine andere Form von IT-Systemen sind, oder ob sich etwas ändert. CPUs sind digitale Allzweckwaffen, können also auch KI! Gängige Programmiersprachen sind ebenfalls Allzweckwaffen, können also auch KI! Die Systeme vieler Unternehmen versprechen »KI von der Stange«, können also auch KI! Alles richtig, oder?!

Triple KI: Warum wir für die KI-Zukunft neue Rollenbilder brauchen

Blogreihe Data Science
Blogreihe Data Science
Triple KI – Data Science durchgängig gedacht! Claudia Dukino und Damian Kutzias promovieren zu der Frage, wie datenbasierte Projekte erfolgreich zu anwendbaren KI-Lösungen umgesetzt werden können. In einer gemeinsamen Blogreihe bündelt das KI-Tandem seine Kompetenzen und Forschungsergebnisse und veranschaulicht, wie die Verzahnung von Prozessen, Tätigkeiten und Technologien von der Ideengenerierung bis hin zur Inbetriebnahme neuer Lösungen in Unternehmen Mehrwerte schaffen kann.

Kund*innen, scheuen sich heutzutage nicht mehr, schnell mal eine Beschwerde oder Anfrage über diverse Kanäle wie E-Mail, Messenger oder Soziale Netzwerke an Unternehmen zu richten. Mitarbeitende sollen diese tausenden von Anfragen klassifizieren und beantworten – und das möglichst vorgestern.

Neuroergonomie und Brain-Computer Interfaces: Was ist das, was kann man damit machen?

Feinfühlige Technik – Blogreihe des Teams »Applied Neurocognitive Systems«
Im Zeitalter von Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz nimmt die Gestaltung der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine eine Schlüsselrolle ein. Neuroadaptive Technologien versprechen große Potenziale sowohl für die Wissenschaft als auch für die Praxis. Im NeuroLab des Fraunhofer IAO arbeiten die Wissenschaftler*innen an der Schnittstelle zwischen kognitiver Neurowissenschaft, positiver Psychologie und künstlicher Intelligenz. Unser Ziel ist es, die zunehmende Intelligenz und den steigenden Grad an Autonomie technischer Systeme konsequent auf die Fähigkeiten und Bedürfnisse des Menschen auszurichten.

Heutzutage ist ein Alltag ohne die Hilfe von intelligenter Technik kaum vorstellbar. Wir begegnen immer häufiger technischen Systemen, die in einem gewissen Rahmen eigenständig Entscheidungen treffen und Handlungen ohne menschliche Einwirkung ausführen, z.B. Service- und Pflegeroboter, selbstfahrende Fahrzeuge oder Chatbots. Sensoren, die fortschreitende Digitalisierung sowie Technologien der künstlichen Intelligenz leisten dazu einen enormen Beitrag und können als Enabler-Technologien angesehen werden auf dem Weg zu einer immer »autonomeren und intelligenteren Technik«. Durch Technologieinnovationen lassen sich Tätigkeiten und Prozesse zunehmend automatisieren. Die Neuroergonomie sorgt dafür, dass dabei nicht der Mensch sich an die Technik anpassen muss, sondern dass die Technik anpassungsfähig und menschzentriert ist. Wenn Technik besser auf den Menschen eingehen kann, erhöht das deren Akzeptanz und damit auch deren Wirksamkeit und Erfolg – egal in welcher Branche und für welchen Anwendungsfall.

Störungen in Vernetzten IT-Systemen: Vier konkrete Methoden, um Störungen zu erkennen

Störungen gibt es in der digitalisierten Welt zu Genüge: Eine Mail wird nicht versandt, oder das Internet zu Hause funktioniert plötzlich nicht mehr. Jeder hat schon solche Störungen erlebt. Aber woran liegt das? Im letzten Blogbeitrag wurde schon in das Thema über die Arten von Störungen eingeführt. Auch wurden schon grundsätzliche Methoden vorgestellt, um Störungen in vernetzten IT-Systemen zu erkennen, wie das aktive und passive Monitoring.

Resiliente Wertschöpfungsketten: Transparenz als Krisenprävention

Resiliente Wertschöpfung – Blogreihe zum Gemeinschaftsprojekt »ResiLike«
Die COVID-19-Pandemie hat gezeigt, wie störanfällig die Liefer- und Wertschöpfungsketten unserer vernetzten Welt sind. Im Gemeinschaftsprojekt »ResiLike« (kurz für Resiliente Lieferketten) entwickeln die beiden Fraunhofer-Institute IAO und IFF Lösungsansätze für resiliente Liefer- und Wertschöpfungsketten. Ziel ist es, die Resilienz von Unternehmen zu steigern.

Mit der Pandemie wurden bestehende Produktionssysteme und Lieferketten massiv ins Wanken gebracht. Es zeigte sich, dass die Kostenoptimierung der letzten Jahrzehnte aus den globalen Wertschöpfungsketten ein gut geöltes, aber fragiles Konstrukt gemacht hatte. Die Auswirkungen, wie beispielsweise am Mikrochip-Mangel in der Automobil-Industrie, Preisanstiege bei den Materialien und Engpässen von Baumaterialien wie Holz oder Bleche spüren wir alle.

In Zukunft brauchen wir resilientere Wertschöpfungsketten: Mehr Wertschöpfungspartnerschaften, global verteilt und mit Kommunikation untereinander auf Augenhöhe – aber handhabbar trotz großer Komplexität!

Störungen in Vernetzten IT-Systemen: Wie Störungen einfach definiert sind und erkannt werden können

Jeder kennt das: Die Webseite lädt nicht, die Bildübertragung funktioniert in Facebook nicht, oder eine App hat sich aufgehängt. Aber woran liegt das? Ist doch eigentlich ganz einfach – Ein Softwarefehler! In früheren Zeiten wäre diese Aussage sehr zutreffend gewesen, heute steht jedoch hinter diesem Fehler ein viel komplexerer Zusammenhang. Es liegt an der Vernetzung unserer IT-Systeme. Diese hat in den letzten Jahren große Bedeutung gewonnen. Wachsende Cloud-Technologien, Anwendungen der Künstlichen Intelligenz sowie das Internet der Dinge haben diese Vernetzung eingefordert. So sind IT-Systeme, welche selbst aus vielen Komponenten wie Server, Datenbanken und Services zusammengesetzt sind, nicht mehr alleinstehend. Sie kommunizieren mit vielen anderen. Vernetzte IT-Systeme erlauben es somit, dass Anwendungen zwischen vielen IT-Systemen problemlos und effizient Daten und Informationen austauschen und kommunizieren können. Klassisches Beispiel dafür sind Messenger-Dienste wie WhatsApp oder Facebook, aber auch Cloud-Anwendungen, die über das Netzwerk gemietet werden können, um die eigenen Bilder und Videos zu speichern.