 Aha, so, willkommen zurück, jetzt kann man es auch besser hören, aus dem Studio in Halle. Der nächste Vortrag wird sein Natalie Kilber und sie spricht über Geschichten aus der Quantenindustrie. Nacho arbeitet schon seit vielen, vielen Jahren an Quantencomputern. So, hallo, ich bin Natalie und ich werde über den Fortschritt und die Aussichten von Quantentechnologie reden. Man könnte auch sagen Geschichten aus der Quantenindustrie. So, ein bisschen über mich, ich bin so eine prähistorische Kreatur, gab es schon vor dem Feld. Aber ihr fragt euch vielleicht, warum geht es hier so sehr über Quantencomputer? Also, wenn ihr euch die Transformors-Gesetz anschaut, dann sind die CPU-Beschwindigkeiten schon ein bisschen stagniert. Und die Positoren werden immer noch kleiner. AVM wird bald ein 2-Nanometer-Portscensor herstellen, aber je kleiner man geht, wenn man unter einen Nanometer geht, dann kommt man quasi ins Quantenreich. Und wenn man ein Transistor mit einem einzigen Elektron hat, dann hat man schon einen Quantenpunkt. Das ist ein Qubit, das ist ein Teil von Quantencomputer, aber darauf kann man sich nicht für klassische Berechnungen verlassen. Wir sind also schon in der Quantenwelt, wenn wir ein bisschen neben die Zukunft gehen wollen. Warum möchte ich Quantencomputer haben? Mir geht es total um Geschwindigkeit und um tolle Rechenleistung. Ich will da mehr Rechenleistung haben. Schaut euch mal euren PC an und dann wieder mich und dann eurem PC wieder. Es ist leider kein 8k9 oder vielleicht doch. Also seid ihr glücklich mit eurem Computer? Nein, ich weiß nicht warum, aber der Kerl hier ist auch sehr glücklich mit der Verkabelung. Das hier ist ein Quantencomputer in Google's Labor und ihr könnt sehen, die Verkabelung ist nicht einfach und das ist nur ein Chip. Also ein Quantencomputer ist ein Beschleuniger und man braucht eine Co-host-CPU, um irgendeine bedeutsame Berechnung zu machen. Und das hier mit der Verkabelung ist eine andere Art Quantencomputer. Hier seht ihr ein optischen Tisch mit optischen Bestandteilen. Und ich glaube, das hier ist der Q-Error-Startup und der Kerl ist auch nicht glücklich mit der Verkabelung. Ihr könnt sehen, warum. Hier gibt es noch weitere Beispiele, die sehen ein bisschen kompliziert aus. Und hier hinterher seht ihr viele Steuerungen, die Signale in den Quantencomputer reinschicken. Und das hier ist wieder Q-Error mit etwas besserer Verkabelung. Das hier ist ein mit eingefangenen Ionen funktionierenden Quantencomputer. Quantencomputer gibt es nicht nur in einer Art, wir haben verschiedene Arten mit verschiedenen grundlegenden Technologien, die wir für verschiedene Arten von Komponenten einsetzen. Hier werden eingefangenen Ionen verwendet. Das hier ist ein riesiger Kühlschrank. Da kann man unter Millikelvin Temperaturen gehen. Und im ersten Bild habt ihr das sehen ohne die Schachtel drum herum. Und dann oben seht ihr wieder dieses extreme Verkabelung für nur Einschip. Hier haben wir weitere Beispiele, wie zum Beispiel AQT Quantum Technologies in Österreich. Und Sie wissen wirklich, wie wir die Kabel gut verstaut. Und ihr fragt euch vielleicht, warum red ich nicht über Quantum Annihler. Und wenn wir Quantencomputer so nicht restriktiv definieren, dann kann ich das hier auch als Quantencomputer verkaufen. Also ein Salat verwendet auch Quantenphänomene. Aber aufgrund von Fotosynthese, das Licht versucht so schnell wie möglich zu reisen. Und das funktioniert mit Quantentunneln und das funktioniert ziemlich schnell. Also dann Quantenannihler zählen nicht. So, schaut euch wieder euren Computer an. Funktionieren da 5 GHz. Seid ihr unglücklich mit eurer CPU-Geschwindigkeit, ich gewinne das Spiel, wo man sich beschwert. Ich komme nicht über 100 KHz. Und das ist zweimal die Gefündigkeit vom Annihler damals. Aber, jagt euch nicht darüber zu sehr. Wir tüfteln immer noch an den Quantum-Computer herum. Ihr habt in den Bildern da vorne gesehen, da ist sehr viel Verkabelung an den Komponenten. Die sind ziemlich groß. Es wurde noch gar nicht alles erfunden. Also, der Flaschenhals von der langgängigste Komponente von jedem Quantum-Computer ist die langsamste Bestimmtgeschwindigkeit von ganzen Computern. Deswegen ist es so langsam. Wir brauchen andere Digitalprozesse, wo wir Analoge in digitale Signale umwandeln müssen und umgekehrt. Und das steckt überall in unseren Smartphones, in den Kameras. Stellt euch vor, der Sound der Analoge ist, der muss in digitale Signale umgewandelt werden. Oder Licht sogar vortun. Wenn ihr ein Foto aufnimmt, dann muss das in digitale Signale umgewandelt werden. Das ist ein Analoge-Digital-Interface. Und hier, weil wir in sucherleitenden Computern zum Beispiel mit Kuba arbeiten, da ist es ziemlich schwierig. Man kann sagen, das ist parallel und alles funktioniert ein bisschen anders. Also für Algorithmen, wenn man so geringe CPU-Beschwindigkeiten hat, wenn man gar nicht lebt, bis die lösen, dann ist das ein Problem, wenn es so lang dauert. Und ihr möchtet vielleicht eurem PC zuhören. Hört ihr hier ein Quantum-Computer? Das hier ist eine Superleitende. Das ist die Kühlung für diesen superleitenden Quantum-Computer von früher. Das ist zugegeben der Wahnsinn bei den cryogenischen Quantum-Computern am schlimmsten. Aber ja, das ist altraumhaft, viel zu laut. Und eins ist immer gleich. Wir befinden uns immer über die Größe. Und wir reden immer über die Größe. Und da bin ich Kubits, egal ob man jetzt, wo auch immer man lebt, halbe Artikel oder echte Artikel reden immer über Kubits in Quantum-Computern, wie viele Kubits sie potenziell haben können auf einem Chip. IBM hat 127 Kubits veröffentlicht und QRO aber ungefähr 200. Aber das mit den eingefangenen Ionen und IBM hat das mit dem Kühl gerätten. Und da müsst ihr aber unterscheiden, viele, viele physikalische Kubits sind gut, aber ein logisches Kubit ist das, was man für die Berechnung braucht. Wir haben eine große Fehlerrate für ein einziges physikalisches Kubit aufgrund von Rauschen, aufgrund von Temperaturschwankungen, viele, viele Umweltfaktoren, die wir noch nicht ausschalten können, weil das noch ziemlich grundlegende Forschung ist, wie man das kontrollieren kann und wie man diese Parameter anfassen kann, sodass das Rauschen gering ist. Und dann haben wir diese Geräusche ja auch in unseren normalen klassischen Geräten, wo wir Paaritätsprüfungen brauchen, oder Fehlerkorrektur. Und das brauchen wir in Quarantum, ich würde dann auch. Fehlerkorrektur ist ein riesiges Feld hier, das noch viel Forschung braucht. Und wir verwenden sogenannte Ohrflächenkos und die korrigieren Fehler. Und um ein logisches Kubit zu bekommen, brauchen wir sehr viele physische Kubit. Also man könnte sagen, da ist viel overhead gut mit diesen Paaritätschecks. Wenn man hört, so und so viele physikalische Kubits wurden erreicht von einer Firma, dann sind das normalerweise physische Kubits, aber ihr müsst die auf logische Kubits mit ungefähr einem Faktor 20 runterrechnen und das ist schwierig. Also ein berühmter Physiker hat gesagt, lebt immer noch, er hat es auch Twitter gesagt, Kubits sind wie Kinder, es ist besser ein paar wenige mit hoher Qualität zu haben, als viele, viele lauter zu haben oder Rauschende zu haben. Und John Preskill war früher bei Microsoft, jetzt ist er bei AWS, aber bei Microsoft haben wir einen Haryuana-Skandal gesehen. Wir dachten, wir könnten ein topologisches Kubit haben, ohne Rauschen. Das heißt, wir brauchen nur ein Kubit und wir brauchen nicht viele, viele physische Kubits, um ein logisches zu haben, weil es ein topologisches sei, ohne oder mit eingebaute Fehlerkorrektur durch die physikalische Natur. Und Rainer Blatt hat gesagt, das hieß das Haryuana-Teilchen, weil wir lange, das Haryuana-Kubit, wir haben lange da gesucht und dann gab es diesen Skandal. Der große Gewinn war gar kein so große Gewinn am Ende, sondern sie mussten das Lederticket zurückziehen, wo es hieß, dass sie es gefunden hätten, also wir suchen immer auch danach. Aber andererseits, es ist besser, ein paar Rauschende-Kubit zu haben, als gar keine. Quartenkomputen, ich denke, voller Herausforderung. Ihr habt schon die Verkabelung gesehen. So viele Kabel in einen von diesen Prior-Kühlschränken zu kriegen, ist sehr, sehr schwierig. Man muss neue Arten finden, um überhaupt CMOS diese Controller in den Kühlschrank reinzukriegen. Das heißt, man muss die Verkabelung reduzieren. Und das ist nicht einfach, denn wir haben sehr viel Widerstand, wenn wir die Abkühlen in Kabeln zum Beispiel. Da wird auch die Mikrowellen-Technologie weiterentwickelt mit Quartenkomputern. Und eine Sache, die mich eigentlich am meisten mir Sorgen macht, ist, dass wir noch nicht wirklich Quartenspeicher haben, also Qrom. Im Moment hat es einen Quartengeflieter nur ein Beschleuniger. Wir haben also noch nicht Read-Only-Memory, nur lesbare Speicher, der so gelesen werden kann. Man kann das nicht wirklich speichern oder bedeutsame Berechnung machen, und das ist auch ein riesiger Flaschenheiß. Und ein anderer Faktor ist, das Ökosystem, wir müssen viel Helium verwenden für die Kühlung. Und Helium kriegt man nur wirklich von zwei Firmen. Das muss man erst mal herankommen. Das ist aber nicht wirklich das Problem, denn wir brauchen noch etwas anderes. Wir brauchen drei Helium, das ist ein Isotope. Das kriegt man als nukleares Nebenprodukt von Tritium. Und da möchte ich nicht wirklich draufzählen, weil das eine sehr limitierte Ressource ist auch. Und manchmal bestehen die Komponenten in Quartengomputern auch aus seltenen Erden. Und Leute reden ständig darüber, Quartengomputer zu demokratisieren, aber da hat man noch andere Probleme. Nicht alle brauchen Zugang zu etwas, was gar nicht so viele Probleme löst bis jetzt. Und um ehrlich zu sein, mit den Sicherheitskontrollen, die da bestehen, ist es eigentlich schon fast ein offenes System sowieso. Aber ja, wenn wir uns Quantum anschauen, dann müssen wir die Referenzen anschauen. Welche Spezifikationen muss man sich anschauen? Und hier muss man eigentlich Konsens einsetzen. Aber vergleich das, was ihr schon kennt und gesunder Menschenverstand einsetzen, ja. Und in Quantentechnologie ist es sehr spezifisch. Man hat die Komponenten vom Quantencomputer, die Sensoren für einzelne Elektronen, die man in MRI verwendet, in Spektroskopie, für Mikroskope und alles Mögliche, viele andere Sachen und Quantenkommunikation sogar, Halbleiter oder halbleiter Bestandteile und einfach die Infrastruktur und Kommunikation. Das kann alles Teil vom Quantentechnologie so sein. Aber man muss auch vorsichtig sein. Alles ist heutzutage Quantum. Es ist ein riesiger Hype. Also, die Finanzwelt macht irgendwas mit Quantum. Ich weiß nicht, was andere Firmen denken. Na ja, das Cyber ist nicht genug als Barsport. Wir müssen zwei Barsport verwenden, Quantum und Cyber. Ich habe keine Ahnung, was die machen. Dann gibt es Quantum Transport. Ich verstehe auch nicht, was die machen. Ich will es gar nicht wissen. Und hier, also, ich bin sicher, dass das Schmerz frei ist. Man kann auch Toilettenpapier haben. Ich wollte das wirklich finden im April 2020. So, also, Quantencomputing wird also angeblich viele Probleme heute lösen. Eingefirmen meinen, dass sie Klimawandel bekämpfen oder die Finanzindustrie ändern oder alle Verschlüsselungen in der Zukunft ändern. Also, Quantencomputing wird das Internet kaputt machen. Wenn man sich jetzt die Schätzungen anschaut für die Geschwindigkeit der Berechnung, dann wird es schwierig, weil wenn man jetzt die ganzen Referenzen betraftet, dann, also, wenn man sich die Sealops anschaut von IBM, dann gibt es eine Flut an Referenzen über Komplexitätstheorie und die Anzahl der Cubits. Aber wenn man das genau anschaut, dann sagen sie einfach nur, ja, wir haben die Cubits halt noch nicht, deswegen haben wir das Ganze simuliert und dementsprechend kann man das vielleicht auch nur bedingt übertragen. Und dementsprechend ist es einfach nur Fantasie, was da abgeschätzt wird. Und diese Stadt ist ein großartiger Ort für kleine Besucher. Und ich, dass mich die hier rumführen, die könntest du hier in den Front brauchen, wird, also, sie ziriziert ein Gedicht ein bekanntes aus dem Stück als Satire. Und was wir jetzt brauchen, ist Optimierung, Chemie und Sicherheit. Ich habe am Anfang das Toy Crew gesagt, wir müssen großartige Geschwindigkeiten erreichen, dementsprechend müssen wir jetzt hier einsteigen. Ich befasse mich jetzt mit vorallem das E-Design, also das ist die Integration, also der Hardware-Design und was Jack Kirby hat in 1958 ein großartiges Hörgerät erfunden und dabei nebenbei auch volles E entwickelt. Und das ist halt da die Grundlage, mit der wir Integration bei Chips benutzen. Wenn ihr euch mit integrierten Schaltkreisen nicht auskommt, das ist quasi die, das worin es designet wird, braucht dafür. Man hat im Prinzip ähnliche Probleme, wie verschieden andere Regelungen, unter anderem zum Beispiel Routenbildung bei Luftfahrt. Da geht es im Prinzip darum, dass wenn ich ein Chip aufsetze, dass ich die Kommunikationskanäle kurz halten muss, ähnlich wie bei anderen Problemen. Und wohin das einen führt, ist Wahrscheinlichkeit theoretische Schwarze Magie. Also man hat am Ende eine Kombinatorik durch die Möglichkeiten, die man ausschöpfen muss in dem Fahrtraum. Man sollte meinen, das hier ist nicht so schwierig. Das ist eines der sehr harten, in der Informatik zu einer NP-harten Probleme. Und das bedeutet, dass es für die Lösung dieses Problems keinen Algorithmus findet, der in Algorithmischwärts, also in polynomialer Zeit das Problem lösen kann. Das heißt, am Ende des Tages, wenn wir was laufen, das wird es wahrscheinlich eher länger laufen, als du lebst. Und sieh mal den Zitat aus Dark Souls. So, jetzt kann man denken, okay, dann brauchen wir halt Opierung, klingt irgendwie nach Schwarzer Magie, klingt komisch. Ihr habt das alles schon mal gehört. Ich war am Anfang auch total begeistert, aber ich war am Anfang ganz spannend, weil es halt Physik inspiriert, wenn man mal eine Netze, intelligente Programmierung, da gibt es, dann wurden im Prinzip diese ganze Sache in dem Braunfeld schon ausgeschöpft, aber wenn man jetzt ins Quantenweltuniversum eindringt, dann wird die Natur der Optimierungsäugriffen, was auch immer für mathematische Basis man dafür verwendet, dann werden die auch im Quantencomputing verwendet. Aber was wir hier auch brauchen, ist sowohl bei klassischen als auch bei Quantencomputern, sind irgendwie vernünftige Benchmarks, damit man auch Äpfel mit Äpfeln vergleicht und nicht Äpfel mit Birnen. Und wir brauchen einfach eine gemeinsame Basis, auf der wir uns bewegen können. Ihr könnt ja mal Chuck googeln, das ist C-H-U-K-K. Das ist eine Benchmark Suite, mit der man das Benchmarken kann. Das ist von Katz Graver. Der ist tatsächlich auch total begeistert von Katzen, also es wärmt ihn zu mit Katzenbildern. Und das ist jetzt aus einem Bild, das ist einem Paper von Cambridge, also von der Cambridge Quantencomputer-Lehrstuhl. Diese kleinen Punkte sind Knoten, und das haben die auf einem Quantencomputer für zehn Notes laufen lassen. Das ist ein extrem kompliziertes Problem. Und wenn Sie auf 12 oder 13 Cubits skalieren wollten, gab es halt noch keine Physischen, dementsprechend haben Sie es dann wieder simuliert auf einer klassischen Maschine, und da haben Sie ein Quanteneigensäuber benutzt, also ein Algorithmus, mit dem man hat das Problem, dass die Quantencomputer relativ viel Neues produzieren, also Fehler. Und die Idee ist hier, dass man das einfach sehr oft auf solchen fehlerhaften Computern lässt und dann das Ergebnis aus der Mittellung ermittelt. Und ich bin gar nicht so besorgt darüber, dass wir mit den Algorithmen nicht so weit sind im Quantencomputer-Bereich, weil ich bin sicher, wir haben da genug Leute daran, die die Ahnung haben und die daran arbeiten, aber wir haben schon solche Probleme einen Quantencomputer mit zehn Notes zu bauen. Und wenn wir jetzt etwas Größeres lösen wollen, also sie sitzen ein anderes Bild als ein von der Natur inspirierten Problem anschauen, das hat über 100 Knoten. Auf klassischer Hardware hat PiGNN das mit 10.000 Knoten gelöst. Das haben Sie, damit haben Sie im Prinzip die Limitierung der Quantencomputer überwunden. Also wenn du die maximale Leistung haben willst, dann musst du dich im Prinzip von Quanten wieder lösen, sondern solltest eher das Ganze auf klassischer Hardware laufen lassen. Also das sind von der Natur inspirierte Lösungen für Quantenprobleme. Dann kommt man irgendwie weiter, als man ein Computer unterstellt. So, jetzt sind wir relativ weit in eine Ecke gelaufen. Jetzt möchte ich euch noch ein anderes Problem zeigen. Manche behaupten, man kann hier mit Klimawandel bekämpfen. Es kommt aus Ideen von Physikern, die gesagt haben, was ich hier feimend. Natur hat irgendwie Quantenaspekte, dann wäre es clever, auch Quantensysteme zu benutzen, um es zu lösen. Das ist aber auch Feynman. Feynman hat auch Bongos im Strip Club gespielt. Also der ist schon ziemlich erhält. Das hier ist Chemie. Das ist Ammoniac. Das ist relativ simpel, das Feinstein in der Welt. Man braucht es für Basen, für Säure. Man hat es als Dünger. Man benutzt es an allen möglichen Dingen. Sogar Latex. Alles, was irgendwie eine saure Natur hat, kann man damit transportieren. Es ist relativ kompliziert zu erzeugen, also nicht kompliziert im Sinne von technisch, sondern es ist einfach hoher Energieeinsatz, hohe Temperaturen. Es ist der Haber-Bosch-Prozess, das Haber-Bosch-Verfahren. Das macht heutzutage 2% der globalen Energieaufwand weltweit aus. Und das ist natürlich sehr nützlich. Das ist wirklich wichtig für unsere Gesellschaft. Aber wenn man sich überlegt, wir könnten 2% unseres globalen Energieaufwands wegstreichen, wäre das schon krass. Und das ist natürlich nicht einfach. Das ist ein Enzym, das ihr seht, das Ammoniac produzieren kann, ohne große oder hohe Temperaturen. Da gibt es Algen und Bakterien, die das auch können. Der aktive Seite nennt sich Moco. Wir schätzen die große Energieaufwände, um das simulieren, um das aufzuwenden. Das hier ist das Enzym, das sieht so aus. Und wenn ihr euch jetzt wieder den Computer anschaut, für beide Sorten, wenn ihr euch das anschauen wollt, 2.000 qubits, das sind ungefähr 100 mehr, als wir aktuell machen können. Oder ein Bakterhundert weg. Klassische Computer können das auch noch nicht simulieren. Und wir könnten das vielleicht sogar irgendwann schaffen mit Computern, aber wir sind auch sehr weit weg davon. Wenn ihr das Orange anschaut in der Mitte, das ist das Moco-Teil, das wir simulieren wollen. Und das ist nur ein Teil vom Ganzen. Also ich habe hier keine Sorgen, dass wir da algorithmisch noch weiterkommen werden. Das lässt sich irgendwannlicher lösen. Zurück in Fantasieland. Was man am meisten einsetzen sollte, wäre klarer Verstand. Brauchen wir da wirklich ... Leute sind halt, zeigen ein bisschen cleverer. Die simulieren das. Die benutzen hauptsächlich, also die benutzen ein paar digitale Anteile, aber sie machen es vor allem haptisch. Sie versuchen im Labor herauszufinden, was sie eigentlich, also die kleinen Teile davon, die sie simulieren müssen. Hier ist ein sehr kürzlich erschienenes Paper. Das glaube ich sogar nur ein Pre-Print. Also wenn du nichts verstehst von Rhesus-Abschätzungen in Quantengrüten, dann ist das ein guter Ort, um mal einzufangen, euch einzulesen. Aber wir sind immer noch bei Quantenanwendungen, wo die Anwendbarkeit wirklich optional ist. Jetzt nehmen wir mal was, was uns ein bisschen näher ist, nämlich Cybersecurity. Wir müssen hier sehr spezifisch sein. Viele Firmen behaupten, dass es überhaupt keine bekannte Krypto mehr gibt in einem Post-Quanten-Kryptos-Szenario. Also vor allem IS, zum Beispiel, dass so häufig verwendet wird, ist dann HIN oder IS 256. Okay, sie sagt das IS 256. Wir, irgendwie, quanten sicher. Was die meisten Leute meinen ist, also alles, was symmetrisch verschlüsselt, ist wahrscheinlich relativ sicher. Das ist eine symmetrische Verschlüsselung, die Probleme hat mit Quantensystem. Das ist ein Paper von Microsoft Visage, die sagen, dass hier werden, die haben geschafft, IS, ISM in 20 Millionen Neusequibits zu knacken. Und hier ist noch ein weiteres, die auch 2048-Bit-RSA-Knack können jedoch in 180 Tagen ungefähr. Also das sind natürlich ziemlich krasse Resultate, auch wenn die Tage noch groß sind, aber um das jetzt mal in Perspektive zu setzen, dieses, also wir haben 2012 wurden noch eine Meade Cubits geschätzt. Dieses Jahr haben wir 20 Millionen geschätzt und dann gab es ein weiteres mit 13.000 Durchanwendungen von Cura. Wir sind dazu immer noch ziemlich im Phantasieland, aber man sieht, dass die Zahlen deutlich kleiner werden, die nötig sind, um das zu knacken. Jetzt kann man natürlich sagen, dass wir relativ große Zahlen immer noch haben und wenn man jetzt aber weiß, was die Basis ist, zu der man das fakturiert vorher, dann wenn man mal eine Basis kennt, ist es relativ einfach, weil man kann es dann hochrechnen. Und dann hat IBM noch mal hinter seinem Paper hinterher schieben müssen, dass sie das wahrscheinlich ein bisschen einfach haben. Und effektiv weit an die Aussage, naja, wir haben es bisher noch nicht knacken können. Dann gab es noch ein weiteres Paper in 2019, das ist sehr interessant, weil da haben sie, da haben sie gesagt, wir wollten es nicht einfach simulieren, wir wollten testen. Wir haben es geschafft, aber nur für die Zahl 35, wenn natürlich ziemlich lächerlich ist. Sie haben es nicht geschafft, es ist fehlgeschlagen. Und man muss über Quantum Computer nicht denken als bedrohen, sondern stattdessen eher als Vorteil. Wenn jemand Schlüsselde-Daten hat und 20 Jahre darauf verwendet, sie zu entschlüsseln und dass so viele Ressourcen darauf verwenden, dann können sie wahrscheinlich sowieso an die Daten drauf kommen. Also, man muss gar nicht auf einen Quantum Computer warten, sondern dann gibt es andere Wege und andere Bedrohungen. Also, setzen wir jetzt noch etwas in Perspektive. Quantum Computer sind eine logische Erweiterung von Morris Gesetz. Und sie sind besonders für Quantum Systeme maßgeschneidet, um die zu simulieren und zu praktikieren und so. Und ob sie zu Durchbrüchen in der Krutografie führen oder in anderen Optimierungsproblemen, das ist noch nicht so klar. Aber wir sind auf jeden Fall an der Grenze und erweitern da immer noch die Fähigkeiten. Die Komponenten der Quantum Computer sind auf jeden Fall State of the Art und verbessern das da. Also, QRNGs, Zufallstanggenerate sind auf jeden Fall nützlich. Zum Beispiel in Plätzen, wo wir keine anderen Waren Zufallstanggeneratoren brachen. In Datenzentrum werden wir zum Beispiel nicht so viel Entrolarie haben. Also, da will man nicht temperaturbasierte Zufallstanggeneratoren haben. Oder man hat vielleicht auch gar nicht die Möglichkeit, andere Zufallstanggeneratoren zu haben. Irgendwo, wo es einfach nicht da ist. Und da hilft es auch zu miniaturisieren. Also, wir haben schon die Verkabelung gesehen. Und diese Chips und Hotspots können in immer kleinere Räume gequetscht werden. Also, wir brauchen tatsächlich Quantum Computer und die Forschung darum. Wir brauchen es aber nicht in normalen geschäftlichen Umgebungen. Wir brauchen noch sehr grundlegende Forschung. Und wir sollten uns dessen bewusst sein. Also, mathematische Konzepte sind nützlich, um neue Verschlüsselungsalgorithmen zu finden. Und wir reden nicht nur über PQC, Hausquandt und Cryptography, aber wir reden auch über asymmetrische, symmetrische Verschlüsselungen. Verschiedene Konzepte, die man verwenden kann. Wir verlassen uns rechte Fantasie und überlegen uns, wie die Quantum Computer mit der realen Welt kommunizieren. So, ich habe euch vorhin schon gezeigt, dass Quantum Computer manchmal einen cryogenischen Küchern haben. Das heißt, man sieht da die Umhüllung. Und da wird im Moment ein superleidender Computer verwendet. Ich habe schon angefrochen, man braucht eine Host-CPU und ein Kontrollsystem mit sehr vielen Peripheriegeräten, um in die Cryo-Phase zu kommen. Und dort ist normalerweise ein einem Log-Digital-Interface. Und dann unten, wo es am allerkältesten ist, da ist die QPU. Man kann das sich vorstellen als ein riesiges System. Also, hier ist ein Beispiel von Google Setup. Und ich glaube, das wichtigste Konzept, das man hier erforschen muss, ist, Quantum Computer sind nur Co-Prozessoren. Sie hängen von traditionellen Computern ab. Und das heißt, man braucht einen analog-Digital-Interface, um die Signale hin und her zu konvertieren. Und die Hauptlogik ist in der Host-CPU, die dann sich vielleicht auch mit einem Netzwerk vermitteln. Manche Leute denken, wenn ich das in einem Labor habe, dann muss es ja getrennt sein durch eine Luftsprücke. Aber wenn die Dinge so laut sind, dann möchte man vielleicht sie remote bedienen können, damit die Leute nicht taub werden. Oder bei Corona möchte man sie von zu Hause aus bedienen können. Das heißt, sie sind eigentlich tatsächlich ans Netzwerk angeschlossen, zumindest über das nächste Jahr. Das heißt, da gibt es Cyber-Sicherheit-Probleme. Das wird aber nicht so oft besprochen. Aber diese Systeme werden hybride sein in absehbarer Zukunft mit Host-CPUs, mit Cloud-basierten Menschen, API's und wir brauchen zuverlässige und sichere Dienste und Architekturen, um damit zu arbeiten. Das heißt, die kritischen Applikation und die damit behandelt werden mit diesen Systemen, falls da das Wissentrainsteck, wie man für Moco simuliert zum Beispiel, damit wir das Ammoniac mit weniger Energieaufwand produzieren können wie ein neuer Batteriendesign. Das sind wahrscheinlich Patente, also wollen wir die Daten dahinter schützen. Das bedeutet also, die klassischen Security-Best-Practices muss man sich immer noch einhalten bei Quantengubbüchern, also dieses Beispiel vom QC Lab bei Google. Dieses Enterprise-System besteht aus einem Miss-Mix aus Windows, Mac-House, Linux, Azure-ID-Netzwerk-Container, was haben wir? Es ist Teil von diesem industriellen Kontrollsystem und PLC sind da drin. Diskreative Kontrollsysteme, irgendwas in ICS-Scalar, das ist eigentlich nicht wirklich physisch getrennt vom Netzwerk. Das heißt, wir brauchen die härtete API-Schnittstellen Das ist aber immer noch ein System auf dem Internet. Und es ist noch nicht wirklich live, dass Leute es verkaufen und Firmen da ihre sensiblen Daten drauf tun. Aber wenn die ICS früher infiziert wurde, das galt als ergabt, ist es aber eine Möglichkeit nicht mehr. Bevor wir Quantencomputer als Beschleuniger anbieten, müssen wir sie erst mal sicher machen. Also schließe euch mir an, um Quantencomputer zu schützen vor Hexen. So, nochmal. Vielen Dank. Wir haben etwas Zeit für Fragen. Also liebes Publikum, bitte fragt. Stell Fragen. Die Hashtags sind auf Mastodon Twitter. Das ist der Chaos-Zone. Und der IC-Arm ist RC3-Chaos-Zone. Und ihr könnt sich hier Fragen auf Deutsch stellen. Ich glaube, der Harold kann das übersetzen. Wir haben schon einige Fragen. Was hältst du von sogenannte Post-Quantum-Cryptography, die ihr jetzt schon einsetzt? Ja, Post-Quantum-Cryptor. Es ist ein nützliches Konzept für NIST. Und sie haben ein spezifisches Problem, an das sie denken, NIST ist, dass die Nationalsicherheit, Regierungssicherheit, Regierungsinfrastruktur, besonders in den USA, und sie denken auf wirklich langlebige Systeme. Mit PQC hat man das Problem, das kostet und viel Rechenleistung, also viel Infrastruktur, kann damit einfach nicht klar kommen. Also wenn ihr euch Sorgen macht, dass die Daten gestohlen werden und ihr habt aber noch 20 Jahre geheimnische, aber nicht viele Firmen haben Geheimnisse, die so geheim sein müssen, die nach 20 Jahren noch so nützig wären. Das heißt, wenn ihr Daten habt, die 20 Jahre lang wertvoll sind, das kann nützig sein, wenn es um die Standorte von luklearen Bomben geht. Ja, dann müsst ihr darüber jetzt nachdenken und wir brauchen etwas Zeit, um diese Infrastruktur zu implementieren. Aber wir haben über Cryptogility gehört, also hätten wir gerne, aber es ist halt nicht die Relativität. Wir haben viele Archiesysteme, wir müssen die immer noch am Laufen halten, besonders wenn es kritisch-infrastruktur ist, dann können wir die nicht einfach ausmachen, Neues anmachen. Es muss die ganze Zeit funktionieren, kritische Infrastruktur. PQC ist für einige Probleme, hilfreich aber nicht für alles. Es ist kein Wundermittel. Die nächste Frage ist, du hast über die Anzahl der Cubits geredet und das kein Praktisches oder kein echtes Problem, was wir heute haben, das ist ein Moment der schwierigen Probleme, die die Leute hoffen, dass man mit der Quanten Computing lösen kann, dass die Anzahl der Cubits einfach noch nicht da sind, die man da verbraucht, würde es Sinn machen, die Probleme irgendwie zu serialisieren und dann das Ganze auf Computern laufen zu lassen, die kleine Quanten-Cubezahlen haben. Ich habe die Frage vielleicht nicht ganz verstanden, aber ich nehme an, du meinst, dass man diese Probleme in Pakete aufteilt und ich habe euch den THC Tensor Hypercontraction Algorithmus gezeigt, den die Chemikerleute verwenden, wo man das macht, aber ein Cubit, kann man sich wieder vorstellen, das ist ungefähr ein Transistor und man braucht einfach etwas mehr als fünf oder zehn kleine, wirkliche Arbeit zu machen. Also es ist eine gute Frage. Wir unterteilen diese Probleme schon in kleinere Bestandteile und wenn wir zurück zu den Slides gehen und uns das Paper von Nathan Wiebe und Ryan Bebusch ansehen, dann sehen wir, wir brauchen immer noch mehr als 2.000 logische Cubits. Also, ja, das ist die Richtung, in die es geht aber wir brauchen immer noch mehr als ein paar Hundert Cubits. Also, gibt es jetzt schon Quantencomputer, die man programmieren kann, was Nützliches zu machen? Ja, es hängt davon ab, was du als Nützliches bist. Es kann großen Bildungsnützen haben, aber wenn du in zehn Jahren Leute haben willst, die wissen, wie man mit Quantencomputers umgeht, wenn wir Postdocs haben, Masterstanden haben, wie man die programmiert. Wir brauchen bessere Compiler. Was sind die Flaschenhälse, mit denen wir umgehen müssen? Wie können wir Quantengatter vertauschen oder diese Operationen, die ein Quantencomputer hat? Und das ist nützlich. Das ist in jedem Zustand der Arbeit. Ein Quantencomputer mit nur wenigen Cubits braucht man immer noch, um die Forschungsarbeit weiter zu treiben. Also, ich finde es immer noch nützlich. Okay, das macht Sinn, klar. Okay, was siehst du als Kandidaten für die ersten Anwendungen von echt Quantencomputern? Also, du meinst die Killeranwendung für Quantencomputers? Das ist eine schwierig Frage. Also, für Kryptografie oder für Optimierung ist es nicht klar, habe ich schon gesagt, aber in der Chemie sobald wir diese 20.000 oder mehr logischen Cubits erreichen, werden wir da in Katalysatoren große Fortschritte sehen. Man sieht es in Motoren schon, um Harmoniak bei Zimmertemperatur herzustellen. Da sehe ich die Möglichkeiten, Katalysatoren um bessere Akkukapazitäten, viele chemische Sachen. Da gibt es viele Dinge, die wir klassisch einfach nicht simulisieren können, aber ich glaube, Chemie könnte eines der größten Anwälder sein, ersten Anwälder sein, aber die sind noch nicht da. Spannend, glaubst du auch, das würden die ersten Anwendungen freuen, oder? Also, kleine Motikül für Katalysatoren? Ja, könnte sein. Also, es gibt schlaure Leute als mich, die da vielleicht andere Ideen haben, wie man völlig neue Batterien einsetzt. Also, Harmoniak wird auch in Brennstoffzellen eingesetzt, wenn man simuliert, wie man das billiger hinkriegt, mit weniger Energie und dann das einsetzt, um bessere Brennstoffzellen oder Treibstoffspeiche zu haben. Es gibt auch andere Quanten-Computing-Dienste, die etwas interessant sind, gehen darauf an ab, wo man interessiert ist. Also, in Cambridge bieten sie an drei Cubits. Es ist ein nettes Spielzeug, es ist nicht wirklich geschäftsrelevant, aber wenn man mit der aktuelle Infrastruktur arbeiten will, dann ist das interessant Quanten- Kommunikation der Komponenten sondern das. Der Teil der Quantentechnologie ist schon weiter fortgeschritten. Also, viele Geräte in Quanten-Kommunikation kann man jetzt schon verwenden. Aber es hängt nur vom Risiko ab, auf was man sich einsetzen möchte. Möchte man viel Geld dafür einsetzen, möchte man investieren und das Haus probieren. Es gibt einige Test-Umgebungen in Berlin, Paris, wo sie QKD-Netzwerke schon herstellen. Also, Telekommunikation ist nicht Quanten-Computer, würde dann eingesetzt für ein Quanten- Internet quasi. Also, es ist alles nützlich, weil es ein Schritt auf den Weg ist, zu etwas, was wir gerne hätten. Aber die meisten Dinge in Quanten- Computern sind noch nicht besser als klassische Lösungen. Hast du kurz über die Angriffsvektoren reden, die es bei Quanten-Computern gibt? Was ist das Schlimmste, was einem Quanten-Computer passieren kann? Der schlimmste Fall ist, die Firma hat sensibler Business-Daten und die werden eingesammelt. Also, es sind nicht wirklich kritische Komponenten im Moment und es gibt noch viele Zeiten, wo man es gar nicht einsetzen kann, das System muss neu konfiguriert werden und muss prüfen, ob der Kühlschrank funktioniert, das muss gewartet werden. Also, man hat auch nicht diese normalen Service-Level- Agreements. Aber denk über diese ganzen Firmen nach, die wissen nicht, was sie tun und die haben vielleicht kritische Daten schon in der Cloud und schieben das auf den Quanten-Computer und wenn das die Schnittstelle dafür nicht richtig geschützt ist, dann kann man da einfach sehr einfach diese Daten abgreifen vielleicht. Vielen Dank, Nacho. Das war der Talk Geschichten aus der Quanten-Computer-Industrie von Nacho, übersetzt von Lukas und Karl Kaste. Wir freuen uns über Feedback Bitte unter dem Hashtag Hashtag siefwillingo auf Twitter oder Mastodon. Wir hoffen, euch gefällt der Art of Talk gefallen. Bis dann. Ciao.