Quantencomputer – Game Changer mit ungeahntem Potenzial

Qubits können nicht nur die Werte 0 oder 1 annehmen, wie es die Bits tun, sondern durch die Überlagerung von Quantenzuständen (Superposition) kann jede beliebige Kombination aus beidem hervorgebracht werden. (Bild: Shutterstock.com/Ezume Ima)
Qubits können nicht nur die Werte 0 oder 1 annehmen, wie es die Bits tun, sondern durch die Überlagerung von Quantenzuständen (Superposition) kann jede beliebige Kombination aus beidem hervorgebracht werden. (Bild: Shutterstock.com/Ezume Ima)

Die auf Quantentechnologie basierenden Computer sind ein grosser Hoffnungsträger für Wirtschaft und Wissenschaft. Vontobel hat deshalb zusammen mit Solactive einen Index lanciert, der die Aktien von Unternehmen abbildet, die in der Entwicklung von Quantum Computing führend sind oder von Quantentechnologie profitieren dürften.

17.06.2020, 05:00 Uhr

Redaktion: rem

Die Covid-19-Pandemie hat die ganze Welt vor eine grosse Herausforderung gestellt. Die Lage veränderte sich ständig und weitreichende Entscheidungen mussten auf Basis ungewisser Datenlage und Prognosen gefällt werden. Quantencomputer hätten in dieser Situation möglicherweise Abhilfe schaffen können, so Vontobel im Derinews Blog. Denn diese sind in der Lage, komplexe Probleme mit vielen Variablen zu berechnen oder zu simulieren, welche die Leistung klassischer Computer überschreitet. Mit Quantencomputern soll es unter anderem möglich werden, biochemische Prozesse zu simulieren und den Pandemieverlauf genauer vorherzusagen. Mittels der Simulationen könnten ausserdem die Wirkstoffsuche und -entwicklung erheblich beschleunigt werden.

Am Beginn der Entwicklung

Neben dem Einsatz im Gesundheitswesen und der Chemie können die Quantencomputer noch in zahlreichen weiteren Bereichen eingesetzt werden. Künstliche Intelligenz, Finanzwesen und Logistik sind dabei nur Beispiele. Quantencomputer sind daher ein grosser Hoffnungsträger für Wirtschaft und Wissenschaft. Doch ist es noch nicht so weit, Quantum Computing ist ganz am Beginn der Entwicklung, vergleichbar mit den Anfängen der Computertechnologie in den 1950er-Jahren. Bis sie ihr Potenzial entfalten, dürfte es laut den Experten noch über ein Jahrzehnt dauern. Aber wenn der Durchbruch gelingt, dürften die Auswirkungen auf Wirtschaft und Wissenschaft gross sein.

Ein Quantencomputer ist nicht einfach ein noch schnellerer Supercomputer: Denn er bedient sich der Quantenphysik. Während ein klassischer, binärer Rechner mit Bits rechnet, nutzt ein Quantencomputer Qubits. Diese können nicht nur die Werte 0 oder 1 annehmen, wie es die Bits tun, sondern durch die Überlagerung von Quantenzuständen (Superposition) kann jede beliebige Kombination aus beidem hervorgebracht werden.

Noch sind die Hürden gross für den Betrieb eines Quantencomputers. Die fragilen Teilchen müssen elektromagnetisch abgeschirmt sein, arbeiten nur unter Vakuumbedingungen und benötigen eine extrem niedrige Temperatur: Sie müssen fast auf den sogenannten absoluten Nullpunkt von etwa minus 273 Grad Celsius (0 Kelvin) gekühlt werden. Nur so besteht eine Chance auf brauchbare Berechnungen.

Fundamentale Veränderungen durch Quantentechnologie

Ein Bereich, die sich durch die Quantentechnologie verändern wird, ist Medizin und das Gesundheitswesen: Heute können selbst die leistungsstärksten Supercomputer nur die einfachsten Moleküle analysieren. Da Quantencomputer die gleichen Quanteneigenschaften nutzen wie die den Molekülen zu Grunde liegende Quantenmechanik, eignen sie sich zur Simulation auch komplexer Moleküle.

Der Einsatz von Quantencomputern in der medizinischen und chemischen Forschung würde die Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe enorm beschleunigen, da sie in der Lage sind, die Interaktion komplexer Moleküle gleichzeitig zu simulieren. Doch auch in der Diagnostik sind die Hoffnungen auf Quantencomputer gross: Mittels Quantensensoren können Risiken früher und genauer festgestellt werden, beispielsweise bei Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Weitere Bereiche, die durch die Quantentechnologie fundamentale Veränderungen erfahren werden, sind Logistik und Verkehr; der Finanzbereich (durch die Optimierung von Finanzportfolios und Risikoanalyse); Materialwissenschaften (durch die Simulation völlig neuer Materialien auf molekularer Ebene); IT und Sicherheit (durch leistungsfähigere Rechner für abhörsichere Kommunikationsnetze).

Solactive Quantum Computing Index

Die Zahl der Hersteller von Quantencomputern ist in den vergangenen Jahren gewachsen: Google und IBM bauen an den Rechnern, ebenso der chinesische Internet-Riese Alibaba und Start-ups wie D-Wave, Novarion und Rigetti. Für Anleger ist es schwierig, diejenigen erfolgsversprechenden Unternehmen zu finden, die grosses Potenzial haben.

Vontobel hat deshalb zusammen mit Solactive einen Index lanciert, der die Aktien von Unternehmen abbildet, die vorn mit dabei sind in der Entwicklung von Quantum Computing oder die vom Einsatz von Quantentechnologie profitieren dürften. Der Index bildet die Aktien von 20 Unternehmen ab, die zu Beginn gleich gewichtet sind. Die Auswahl erfolgt im Indexuniversum, das aus börsennotierten Unternehmen in Industrieländern besteht, deren Börsenkapitalisierung mindestens USD 750 Mio. und deren durchschnittliches tägliches Handelsvolumen an der Börse mindestens USD 5 Mio. beträgt. Die Unternehmen müssen mindestens die Hälfte ihres Umsatzes in einer der vier folgenden Kategorien erzielen: Quantum Computing, Hardware-Plattform, Software-Plattform oder Branche mit hohem Wertschöpfungspotenzial. Den Unternehmen aus dem Universum werden Punkte je nach Ausprägung vergeben, die Unternehmen mit der höchsten Punktzahl werden im Index berücksichtigt. Halbjährlich findet eine Anpassung statt (Rebalancing).

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