„Annealing Chip“: Brücke zum Quantencomputer?

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Ein hochvernetzter Chip von Fujitsu soll die Zeit überbrücken, bis Quantencomputer reif sind für den Einsatz außerhalb von Laboren. Der Konzern schürte aber zu hohe Erwartungen.

Es ist schon fast zu einer Gewohnheit geworden, die man einfach so hinnimmt: Eine neue Generation von Computern oder Handys rechnet schneller und braucht dabei meist auch noch weniger Energie. Doch das wird nicht mehr ewig so weitergehen, deshalb gibt es viele Ansätze, neue Formen des Rechnens zu entwickeln. Eine vielversprechende, die zumindest im Labor auch schon halbwegs funktioniert, ist die Quantentechnologie. Doch bis die wirklich reif ist für einen breiten Einsatz, kann es noch dauern. „Ich weiß nicht, ob ich das noch erlebe.“, sagt der Computerexperte Joseph Reger, „Ich bin ja schon über 60.“ Reger hat sein ganzes Berufsleben in der Tech-Branche gearbeitet, beim World Economic Forum ist er im Beratergremium für Quantentechnologie.

Praktischerweise hat der Technologie-Konzern Fujitsu, für den Reger als Chief Technology Officer arbeitet, aber etwas entwickelt, das als Brückentechnologie funktionieren könnte, vor allem wenn es um Optimierungsfragen geht. Digital Annealing nennt Fujitsu das, technisch steckt dahinter ein konventioneller Rechner, aber mit einem besonderen Chip. Der kann zumindest ein wenig von dem vorwegnehmen, was man sich von echten Quantencomputern erwartet. Die spielen ihre besonderen Stärken ja vor allem dann aus, wenn es darum geht, optimale Lösungen für sehr komplexe Probleme zu finden.

„Spannend ist doch die Frage: Was ist für alle am besten?“

Und zu optimieren gibt es mehr als man annehmen würde. Vieles davon wurde vermutlich bisher nur deswegen nicht in Angriff genommen, weil es die Technologie dafür noch nicht gab. Doch das hat sich geändert. Die japanische Post etwa nutzt den Digital Annealer, um die Routen von Zustellern zu optimieren. Das Ergebnis: Mit weniger Fahrzeugen und damit auch Zustellern wird die gleiche Service-Qualität wie davor erreicht.

Nahezu alles, was optimiert werden könne, eigne sich für den Fujitsu-Rechner, sagt Reger, „besonders, wenn sich die Umstände ständig ändern.“ Das gelte etwa für den Verkehrsfluss in Städten. Dabei gehe es nicht bloß um Routing für den einzelnen, sondern „spannend ist doch die Frage: Was ist für alle am besten?“ Auch für Logistik-Ketten, die unterbrochen werden, wie derzeit wegen der Corona-Pandemie, eignet sich die Technologie. BMW nutzte den Digital Annealer, um zu optimieren, wie drei Roboter an einer Karosserie beim Setzen von Schweißpunkten am effektivsten eingesetzt werden können.

Nur 8000 Bits, aber alle untereinander vernetzt

Aber warum sind solche Fragen eigentlich so schwierig? Das liegt daran, dass die Zahl möglicher Kombinationen ziemlich schnell unermesslich hoch wird, dazu können dann noch weitere Faktoren wie beim Verkehr etwa das Wetter oder Unfälle kommen – herkömmliche Rechner tun sich da schwer. Der Rechner von Fujitsu dagegen besitzt einen Spezialchip, der zwar nur gut 8000 Bits hat, nicht wie moderne Computer-Herzen Milliarden davon. Der große Unterschied zu herkömmlichen Rechnern: Die vergleichsweise wenigen Bits sind alle miteinander direkt vernetzt, „jedes Bit ist mit jedem anderen Bit verbunden“, sagt Reger. Daher kann der Chip viele Rechenoperationen parallel ausführen. „Die eigentliche Berechnung dauert nur ein, zwei Sekunden.“

Fujitsu verkauft die Maschinen nicht, sondern betreibt sie im eigenen Rechenzentrum

Dafür nimmt die Vorbereitung längere Zeit in Anspruch. Die Optimierungsprobleme müssen erst einmal in eine Funktion mit quadratischen Variablen gebracht werden. Deshalb arbeiten in dem Münchner Team, das den Digital Annealer entwickelt, auch überwiegend Mathematiker und theoretische Physiker. Mit den Funktionen füttert man dann die Maschine. Die sieht recht unspektakulär aus, ein Computergehäuse in einem Rack, wie man es von Servern in Rechenzentren kennt. Er braucht auch nicht die spezielle Umgebung von Quantenchips, die auf eine Temperatur nahe am absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden müssen.

„Wir können nicht solange warten.“

Sein Münchner Team hält Reger zwar an, die Entwicklung der Quantencomputer zu verfolgen. Doch wegen der komplexen Technologie und den vielen Problemen, die dabei noch bewältigt werden müssen, findet er: „Wir können nicht solange warten.“ Auch von den Unternehmen, mit denen seine Firma an Projekten arbeitet, bekomme der Digital Annealer deshalb viel Interesse. Biete die Technologie doch die Möglichkeit, sich wenigsten annähernd darauf vorzubereiten, was die Quantentechnologie möglicherweise einmal bringen werde.

Fujitsu verkauft die Maschinen nicht, sondern betreibt sie im eigenen Rechenzentrum, entweder in einer Cloud oder als dedizierte Einheit, auf die nur ein Kunde zugreifen kann. Manchmal wollen die Kunden aus Sicherheitsgründen den Annealing-Computer aber auch in der eigenen Firma haben, dann stellt Fujitsu dort einen auf, betreut wird er ebenfalls von Spezialisten von Fujitsu.

Fujitsu ist etwas in die Kritik geraten, als sie ihre Annealing-Technologie 2019 bei der Präsentation auf der Hannover Messe etwas zu vollmundig in die Nähe echter Quanten-Rechner rückten. Der Chip hat mit Quantentechnik tatsächlich nichts zu tun, kann aber bei speziellen Einsatzgebieten durchaus Vorteile bringen – vor allem für Unternehmen, die nicht selbst die IT-Power haben, auf diesem Gebiet selbst tätig zu werden. Dieselben Fähigkeiten ließen sich auch anders erreichen, doch dafür braucht es Experten – daher kann es für Unternehmen effektiver und kostengünstiger sein, Optimierungsprobleme von einem Anbieter wie Fujitsu berechnen zu lassen.

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Originalveröffentlichung auf SZ.de.

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