Tirol lernt Quantencomputing

Ab dem kommenden Wintersemester können Studierende aller Fachrichtungen in Innsbruck dank eines neuen Quantencomputers des Uni-Spin-offs AQT Kenntnisse im Quantencomputing erwerben. Welche Chancen sich daraus für den Wirtschaftsstandort Tirol ergeben, erläutert Professor Alexander Ostermann von der Universität Innsbruck.

Einfach erklärt: Worin liegt der Vorteil eines Quantencomputers gegenüber herkömmlichen Rechnern?

Quantencomputer basieren auf den Gesetzen der Quantenmechanik und erlauben, im Gegensatz zu klassischen Hochleistungsrechnern, eine große Zahl von Zuständen gleichzeitig zu verarbeiten. Dadurch sind Quantencomputer in der Lage, bestimmte Aufgaben in Zukunft exponentiell schneller zu erledigen als klassische Computer. Beispiele dafür sind die Suche nach Einträgen in sehr großen Datenbanken oder die Zerlegung großer Zahlen in Primfaktoren. Auch bei der Lösung komplexer Optimierungsaufgaben und der Weiterentwicklung der künstlichen Intelligenz werden Quantencomputer eine große Rolle spielen. Gleichzeitig sind sie aber nicht für alle Aufgaben die erste Wahl, sodass auch in Zukunft klassische Cluster von Hochleistungsrechnern benötigt werden.

Was genau lernen die Studierenden in dem ab Herbst angebotenen Lehrangebot und ist die Universität Innsbruck damit die erste Universität mit diesem Angebot?

Die Universität Innsbruck hat als erste österreichische Universität einen Quantencomputer beschafft, der ab Winter 2025 für Forschung und Lehre zur Verfügung stehen wird. Das Ziel der Lehrveranstaltung besteht darin, interessierte Studierende mit den grundlegenden Aspekten des Quantencomputings vertraut zu machen und sie in die Lage zu versetzen, kleinere wissenschaftliche Projekte auf diesem Computer durchzuführen. Darüber hinaus werden in der Lehrveranstaltung typische Anwendungen des Quantencomputings sowie existierende Algorithmen besprochen.

Welche Chancen eröffnen sich für den Wirtschafts- und Forschungsstandort Tirol, wenn Know-how im Quantencomputing bereits heute in die Ausbildung von Fachkräften einfließt?

Wer morgen eine Führungsrolle anstrebt, sollte bereits heute die entsprechenden Investitionen tätigen. Firmen, die an der Quantentechnologie teilhaben wollen, brauchen entsprechend ausgebildete Fachkräfte. Bisher waren das vor allem Physikerinnen und Physiker – wobei der momentane Arbeitsmarkt für Firmen hier sehr beschränkt ist. Durch die Verwendung des Quantencomputers erweitert sich diesen Personenkreis beträchtlich. Personen aus den folgenden Bereichen werden die ersten Multiplikatoren für die Ausbildung von Fachkräften in Firmen werden: Informatik (Sicherheit, Optimierung), Mathematik (Grundlagenwissen), Chemie, Materialwissenschaften und Ingenieurswissenschaften (Mechanische Fertigung, Elektronik).

Welche Branchen in Tirol könnten als erste vom praktischen Einsatz von Quantencomputern profitieren?

Großes Potenzial für den praktischer Einsatz von Quantencomputern besteht in den folgenden Bereichen: Cybersecurity und Zufallszahlen, Portfoliooptimierung, Risikoanalysen, Materialeigenschaften von Legierungen, Energiespeicher, Logistik und Standortoptimierung (Krankenhäuser, Antennen, Handymasten) und Stromnetz-optimierung.

Zur Person:

Alexander Ostermann ist Professor für Numerische Mathematik und Wissenschaftliches Rechnen an der Universität Innsbruck. Nach Studium und Promotion in Innsbruck war er mehrere Jahre an der Universität Genf tätig. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der numerischen Lösung partieller Differentialgleichungen. Er war Dekan der Fakultät für Mathematik, Informatik und Physik und leitet seit über einem Jahrzehnt den Bereich Scientific Computing, wo er für die Rechnerinfrastruktur der Universität verantwortlich ist. Zudem ist er Mitglied im Lenkungsausschuss des größten österreichischen Rechenclusters, dem Austrian Scientific Computing (ASC).