Quantencomputer werden klassische IT-Systeme nicht ersetzen, sondern gezielt ergänzen. Unternehmen sollten deshalb schon heute hybride Architekturen, Kompetenzen und Sicherheitskonzepte vorbereiten.
Ingolf Stärk, HPC & Quantum Consultant von Fsas Technologies, zeigt, worauf es dabei ankommt.
Quantencomputing ermöglicht neue Berechnungswege für bestimmte Problemklassen, bei denen der Rechenaufwand klassischer Verfahren mit zunehmender Problemgröße stark steigt. Ein Missverständnis prägt die Debatte jedoch weiterhin: Quantencomputer sind keine universell besseren Rechner und werden bestehende IT-Landschaften nicht flächendeckend ablösen. Ob ein praktischer Vorteil entsteht, hängt vom konkreten Algorithmus, der verfügbaren Quantenhardware und dem Vergleich mit den besten klassischen Methoden ab. Langfristiges Potenzial wird vor allem bei Simulationen quantenmechanischer Systeme, ausgewählten Optimierungsproblemen sowie bestimmten algebraischen und probabilistischen Verfahren untersucht. Ein theoretischer Quantenvorteil bedeutet jedoch nicht automatisch einen praktischen oder wirtschaftlichen Vorteil auf realer Hardware.
Klassische Systeme bleiben für Geschäftsanwendungen, Datenbanken, Transaktionsverarbeitung und die große Mehrheit heutiger Analyseaufgaben die geeignete Plattform. Denn Quantenprozessoren sind keine universellen Rechner, sondern potenzielle Spezialressourcen für klar abgegrenzte Rechenschritte. Die Zukunft liegt daher nicht im kompletten Ersatz bestehender Infrastruktur, sondern in ihrer gezielten Erweiterung: in hybriden Architekturen, in denen CPUs, GPUs, KI-Systeme und Quantenprozessoren ihre jeweiligen Stärken ausspielen.
Vom Einzelrechner zum Rechenensemble
Die arbeitsteilige Nutzung spezialisierter Rechenressourcen ist aus modernen Rechenzentren längst bekannt. GPUs haben CPUs nicht ersetzt, sondern beschleunigen gezielt rechenintensive Anwendungen – etwa beim Training von KI-Modellen, in der Bildverarbeitung oder in wissenschaftlichen Simulationen. Langfristig könnten Quantenprozessoren eine ähnliche Rolle übernehmen: als spezialisierte Beschleuniger innerhalb einer vielfältigen Computing-Landschaft.
Klassische Systeme, einschließlich großer High-Performance-Computing-Systeme (HPC-Systeme), werden auch künftig einen großen Teil der Anwendungen übernehmen. Denn HPC ist ein zentraler Baustein hybrider Umgebungen und bleibt auch im Quantenzeitalter wichtig: für Datenaufbereitung, klassische Simulationen, KI-Workloads und die Koordination komplexer Berechnungen.
Quantenprozessoren sollen künftig dort zum Einsatz kommen, wo geeignete Quantenalgorithmen einen nachweisbaren Mehrwert gegenüber den besten klassischen Verfahren bieten. Entscheidend ist also nicht der alleinige Einsatz eines Quantencomputers, sondern dessen Einbindung in bestehende IT-Infrastrukturen und die gezielte Verteilung von Aufgaben auf verschiedene Rechenressourcen. Die Leistungsfähigkeit eines Quantenprozessors lässt sich dabei nicht allein an der Zahl seiner physischen Qubits messen. Ausschlaggebend sind auch Fehlerraten, Konnektivität, Schaltkreistiefe, Ausführungszeit und der Aufwand für die Fehlerkorrektur. Entscheidend für Unternehmen bleibt, ob ein hybrider quanten-klassischer Workflow gegenüber den besten rein klassischen Verfahren einen messbaren Vorteil bietet.
Wo neue Rechenwege entstehen können
Besonders viel Potenzial bieten komplexe Optimierungsprobleme sowie die Simulation quantenmechanischer Systeme. In der Material- und Wirkstoffforschung könnten Quantenalgorithmen beispielsweise die Berechnung molekularer und elektronischer Wechselwirkungen beschleunigen. Dadurch ließen sich vielversprechende Materialien oder Wirkstoffkandidaten früher identifizieren.
In der Finanzwirtschaft lassen sich bereits heute mit quanteninspirierten Technologien wie dem Fujitsu Digital Annealer Portfolios nach Rendite und Risiko optimieren. Hybride quantenklassische Verfahren könnten künftig zudem die Suche nach geeigneten Katalysatoren beschleunigen, indem sie komplexe molekulare Wechselwirkungen simulieren.
Die Brücke zur Quantenwelt
Aktuelle Quantensysteme sind noch fehleranfällig: Qubits reagieren empfindlich auf Störungen aus ihrer Umgebung. Fortschritte bei Hardware, Fehlerkorrektur und Software sind entscheidend auf dem Weg zu breit nutzbaren, fehlertoleranten Systemen.
Unternehmen können dennoch bereits heute starten. Softwarebasierte Quantensimulatoren führen Quantenalgorithmen auf klassischen Hochleistungsrechnern aus und bilden dabei das Verhalten von Quantenprozessoren nach. So lassen sich Algorithmen und hybride Workflows testen sowie Ergebnisse mit rein klassischen Methoden vergleichen. Diese kontrollierten, reproduzierbaren Tests helfen, Kompetenzen aufzubauen und potenzielle Einsatzfelder realistisch zu bewerten.
Heute schon die Grundlagen legen
Deshalb geht es für Unternehmen bereits jetzt um strukturelle Vorbereitung. Fünf Handlungsfelder sind besonders relevant:
1. Hybride Infrastrukturen vorausdenken
Quantencomputer dürften klassische HPC-Systeme künftig bei ausgewählten Rechenschritten ergänzen. Unternehmen sollten daher ihre IT-Integrationsfähigkeit prüfen: Daten müssen zugänglich, qualitätsgesichert und sicher nutzbar sein. Schnittstellen zwischen Anwendungen, Datenplattformen und Rechenressourcen bilden die Grundlage für spätere hybride End-to-End-Anwendungen.
2. Wissen bündeln, Ökosysteme nutzen
Der Engpass liegt oft im Anwendungswissen. Quantencomputing verbindet Fachkenntnis mit Mathematik, Algorithmik, Softwareentwicklung und Infrastruktur-Know-how. Fachbereiche, IT und Data Science sollten frühzeitig zusammenarbeiten und Partnerschaften mit Forschung und Technologieanbietern nutzen.
3. Anwendungsfälle identifizieren und Nutzen messen
Ausgangspunkt ist eine konkrete Herausforderung, nicht die Technologie. Entscheidend sind Ergebnisqualität, Rechenzeit, Skalierbarkeit, Robustheit, Kosten und Energieeinsatz. Softwarebasierte Quantensimulatoren helfen, Quantenalgorithmen und hybride Workflows in begrenztem Maßstab zu erproben. Quanteninspirierte Technologien ermöglichen bereits heute die praktische Bearbeitung bestimmter Optimierungsprobleme.
4. Post-Quantum-Kryptographie priorisieren
Post-Quantum-Kryptographie (PQC) ist bereits ein konkretes Handlungsfeld. Organisationen sollten erfassen, wo Verschlüsselung eingesetzt wird, welche Daten langfristig geschützt werden müssen und wie sich kryptografische Verfahren austauschen lassen.
5. Fundament für technologische Souveränität schaffen
Nationale Strategien, Förderprogramme und Exportkontrollen beeinflussen den Zugang zu Technologien, Talenten und Infrastruktur. Verlässliche Partnerschaften, offene Standards und ein leistungsfähiges europäisches Ökosystem gewinnen deshalb an Bedeutung.
Quantencomputing ist noch kein Standardwerkzeug. Sein künftiger Nutzen hängt nicht davon ab, ob es klassische Systeme verdrängt, sondern wie gut es sich in bestehende IT-, Daten-, KI- und HPC-Landschaften integrieren lässt. Der Vorsprung entsteht schon heute: bei Unternehmen, die relevante Anwendungsfälle identifizieren, ihre Architekturen weiterentwickeln und Kompetenzen aufbauen. Die Zukunft des Computings ist hybrid.
