Quantencomputer versprechen durch Geschwindigkeits- und Präzisionsvorteile enorme Potenziale für die Wirtschaft von morgen: nicht nur in den Bereichen Produktion, Fertigung oder dem Finanzwesen, sondern auch auf unseren Verkehrswegen – am Boden und in der Luft.

Ihre Rechenweise unterscheidet sich grundlegend von der konventioneller Computer, beispielsweise eines Prozessors, auch Central Processing Unit (kurz: CPU) genannt, und eines Grafikprozessors, auch Graphics Processing Unit (kurz: CPU) genannt, und eignet sich dadurch zur Lösung spezifischer Probleminstanzen, die heute für Hochleistungsrechner sehr komplex oder gar unlösbar sind. Quantencomputer stellen für die Lösung des Gesamtproblems also keine Alternative, sondern vielmehr eine Ergänzung zu klassischen Computern dar – Lösungen werden in hybriden Ansätzen realisiert.

Die grundlegende Speicher- und Informationseinheit des Quantencomputers ist nicht das klassische Bit (kurz für binary digit), sondern das Qubit (kurz für Quantenbit). Im Gegensatz zum Bit, kann das Qubit alle möglichen Werte zwischen 0 und 1 annehmen und sich in einem beliebigen Zustand der „Superposition“ (auch: Überlagerung) befinden.

Im „Quantenparallelismus“ liegt darüber hinaus der Vorteil, Manipulationen an den Qubits gleichzeitig, und nicht nacheinander wie beim klassischen Computer, vornehmen zu können. Kennzeichnend für die aktuelle Noisy Intermediate-Scale Quantum-Ära (kurz: NISQ-Ära) ist, dass derzeitige Quantenhardware noch mit wenigen, stark fehlerbehafteten Qubits rechnet, die ein Rauschen in den Ergebnissen erzeugen. Um die Fluktuationen der Rechentechnik zu reduzieren, werden Fehlermitigationstechniken, Korrekturverfahren und robuste Quantenalgorithmen erarbeitet.

Die Logistik und der Verkehrssektor eröffnen dem Quantencomputer damit vielseitige Einsatzgebiete: Er kann nicht nur bei der Fertigung von Pkw-Batterien unterstützen, quantenchemische Strömungssimulationen vornehmen oder zu einer Optimierung von Ladeplänen in Ladesäuleninfrastrukturen beitragen. Mit Blick auf den Klimaschutz ermöglicht er durch eine gezielte Routenplanung und -optimierung beispielsweise auch eine Verringerung der Treibstoffemissionen im Güter- und Personenverkehr.

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Weitere Informationen zum Thema Quantencomputing allgemein finden Interessierte auf der Website des Fraunhofer Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO).

Im November 2023 richtet das House of Logistics and Mobility (HOLM) die dritte Konferenz zum Thema „Die Zukunft Intelligenter Transportsysteme (ITS): Quantencomputing in Aviation, Logistik und Mobilität“ aus. Weitere Informationen dazu gibt es hier.