Quantum Computing als Treiber für ESG-Initiativen
Quantencomputer fördern nachhaltige Entwicklung
Die Informationstechnologie gilt schon seit langem als probates Mittel, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Bewährte Konzepte wie das papierlose Büro und die Automatisierung von Prozessen sind wichtige Hebel für einen sparsamen und effizienten Umgang mit Ressourcen. Mit Quantencomputern steht eine neue Computergeneration kurz vor der praktischen Anwendung, die großes Potenzial für die Themen Umwelt, Soziales und Governance (Environmental, Social & Governance, kurz ESG) verspricht. Ihr Einsatz eröffnet noch nie dagewesene Möglichkeiten für Optimierungen und Simulationen. Die ersten Weichen für den Einstieg in die grüne Zukunftstechnologie sind bereits gestellt. So hat das Weltwirtschaftsforum Anfang 2022 mit den „Quantum Computing Governance Principles“ einen Leitfaden veröffentlicht, der wesentliche Leitplanken für die nachhaltige Entwicklung des Quanten-Ökosystems skizziert.
„In der Ära der drängenden ökologischen und sozialen Herausforderungen unseres Planeten bekommen wir als Menschheit mit dem Quantencomputing ein mächtiges Werkzeug an die Hand. Wir sollten die Chance nutzen, die Technologie in vielen wirtschaftlichen, aber auch ESG-relevanten Bereichen einzusetzen.“
Ein Quantensprung für die Nachhaltigkeit
Sinkender Bedarf an Superrechnern führt zu besserer CO2-Bilanz
Da Quantencomputer in neue Performance-Dimensionen vordringen, sind sie für viele Berechnungen geeignet, die aktuell ressourcenhungrigen klassischen Supercomputern vorbehalten sind. Indem sie komplexe Aufgaben in deutlich weniger Zeit lösen können, werden sie voraussichtlich viele der heutigen Supercomputer verdrängen. Qubits können mit mehr Zuständen umgehen als Bits. Zukünftige Quantencomputer machen den Betrieb vieler Supercomputer deshalb in manchen Fällen obsolet und sorgen damit unterm Strich für einen geringeren CO2-Fußabdruck.
Quantum Computing as a Service – nahezu unbegrenzte Rechenpower aus der Cloud
Bereits jetzt zeichnet sich ab, dass sich die Bereitstellung quantencomputerbasierter Software und Systeme voraussichtlich als Cloud-basierte Dienste durchsetzen wird: Quantum Computing as a Service (QCaaS). Zu den aktuellen QCaaS-Anbietern gehören u.a. Google, Microsoft Azure Quantum, Amazon Braket, und D-Wave Leap. Cloud-basierte Lösungen führen durch geringeren Platzbedarf, Optimierungspotenziale durch Skalierbarkeit und Pay-as-you-go-Modelle zu Einsparmöglichkeiten bei der IT-Infrastruktur. Darüber hinaus bieten QCaaS-Lösungen die gleichen umweltschonenden Optimierungsmöglichkeiten wie auch das Cloud Computing selbst.
Erst bei -273 Grad Celsius energieeffizient, doch künftig Fortschritte erwartet
Das Funktionsprinzip von Quantencomputern unterscheidet sich grundlegend von klassischen Rechnern. Die neuen Computer verarbeiten mehr Zustände, da sie auf Qubits statt klassischen Bits operieren. Während klassische Computer viel Energie in Form von Wärme an die Atmosphäre abgeben, kommen Quantencomputer bei einer Betriebstemperatur von -273 Grad Celsius nahezu ohne den Verbrauch von Wärme aus. Die Herausforderung der Energieeffizienz verlagert sich auf Kühlsysteme. Hier sind mit der Kommerzialisierung von Quantencomputern große Fortschritte zu erwarten. Nach der Abkühlung sind die Maschinen nachweislich sehr energieeffizient. Darüber hinaus werden derzeit auch photon-basierte Quantencomputer entwickelt, die sogar bei Raumtemperatur funktionieren.
Wie Quantencomputer bei ESG-Themen helfen
- Umwelt
- Soziales
- Governance
Umwelt
Vor dem Hintergrund globaler Herausforderungen wie dem Klimawandel stehen bei der Entwicklung von Quantencomputern Nachhaltigkeitsaspekte klar im Fokus. Die aufstrebende neue Technik ist heutigen Computern in puncto Rechenpower weit überlegen. Forscher:innen sind mit Quantencomputern beispielsweise bald in der Lage, unser Wissen über die Erderwärmung und mögliche Gegenmaßnahmen durch Simulationen zu erweitern. Außerdem bieten sich die Rechner an, um umweltfreundliche Materialien zu erforschen und das Management natürlicher Ressourcen zu optimieren.
Soziales
Quantencomputer ermöglichen Simulationen in einem bislang nicht realisierbaren Maßstab. Mit Hilfe von simulierten Szenarien lassen sich Entwicklungen besser prognostizieren und fundierte Entscheidungen treffen, die zur sozialen Sicherheit beitragen. Große Hoffnungen ergeben sich auch für das Gesundheitswesen. So ist absehbar, dass die neuen Computer die Erforschung von Medikamenten beschleunigen und neue Behandlungs- und Diagnosestrategien gegen Krankheiten unterstützen.
Governance
Quantencomputer können mehr Informationen in viel kürzerer Zeit verarbeiten als herkömmliche Computer. Sie bieten damit ein enormes Potenzial für die Datenanalyse und werden das Risikomanagement im privaten wie im öffentlichen Sektor revolutionieren. Die datengestützte Entscheidungsfindung erreicht dadurch ein neues Level. Im Bereich der Cybersicherheit sind größere Umbrüche zu erwarten, da Quantencomputer aktuell sichere Verschlüsselungsverfahren voraussichtlich aushebeln.
Vielversprechende Anwendungs-möglichkeiten –
unser Planet braucht Quantencomputer
Beschleunigung der Energiewende mit neuer Computertechnik
Im Bereich der erneuerbaren Energien gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für Quantencomputer. So ermöglichen ihre Rechenkapazitäten schnellere und detailliertere Simulationen zur Verbesserung von Solaranlagen und Windparks erstellen. Maschinelles Lernen auf Quantenbasis ermöglicht die Optimierung von Energienetzen. Darüber hinaus können Quantenrechner die Einführung sauberer Energiealternativen wie Wasserstoff unterstützen.
Erforschung neuer Werkstoffe
Die nachhaltige Entwicklung neuer Materialien bekommt durch die Anwendung von Quantencomputern ebenfalls neue Impulse. Das Potenzial erstreckt sich hier von umweltfreundlichen Batterietechnologien und Öko-Kraftstoffen für die Automobilindustrie über neue Supraleiter z.B. für die schnellsten Züge der Welt sowie MRT-Geräte der nächsten Generation bis hin zu effizienten Verfahren der Stickstofffixierung, die eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Düngemitteln spielen.
Optimierung von Lieferketten
Auch in der Logistik und Lieferkettenmanagement lassen sich viele Probleme mit komplexen Algorithmen lösen, die verschiedene Zustände, Informationen und Einflussfaktoren verarbeiten. Quantencomputer können einen Leistungssprung bei der Optimierung von Lieferketten ermöglichen, indem sie Transportrouten auf der Grundlage einer fortgeschrittenen Datenanalyse berechnen. Auch die ewige Herausforderung der „letzten Meile“ kann durch die zukünftige Einführung autonomer Lieferfahrzeuge, deren Fahralgorithmen von Quantencomputern definiert werden, überwunden werden.
„In den kommenden Jahren werden Quantencomputer für ESG-bezogene Anwendungsfälle eine wichtige Rolle spielen. Wer sich jetzt schon mit der Technologie auseinandersetzt, kann die Vorteile für sein Unternehmen schneller erschließen.“
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