Verschmelzen zweier Hochtechnologien: Quanten und KI
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Verschmelzen zweier Hochtechnologien: Quanten und KI
Quantentechnologie trifft Künstliche Intelligenz – eine Win-Win-Situation
(Erfurt, 16. April 2025) Gemeinsam stärker als allein? Für die Quantentechnologie und die Künstliche Intelligenz scheint dies in besonderem Maße zu gelten. Wie sich die beiden Technologien gegenseitig vorantreiben, erläutern Expertinnen und Experten auf der Anwendertagung mit begleitender Fachausstellung Quantum Photonics, die erstmalig am 13. und 14. Mai 2025 in Erfurt stattfindet.
Auf den ersten Blick mögen Quantentechnologie und Künstliche Intelligenz nicht viel gemein haben. Doch gilt es in beiden Bereichen, äußerst komplexe Optimierungsprobleme zu lösen. Und: Die beiden Ansätze können gegenseitig von ihren Vorteilen profitieren und sich vorantreiben. „Es ist eine klassische Win-Win-Situation“, sagt Prof. Dr. Martin Gärttner, Quanteninformationstheoretiker von der Friedrich-Schiller-University Jena. „Einerseits kann die Künstliche Intelligenz die Quantentechnologien verbessern, andererseits können wir Quantencomputer nutzen, um KI-Algorithmen zu vervollkommnen.“
Um das Beste aus Quantencomputern, -simulation und -kommunikation herauszuholen, stehen schwierige Optimierungsprobleme an. Ein Beispiel ist die Quantenfehlerkorrektur, die auf der Messung mit zahlreichen Qubits beruht: Aus den entstehenden Daten gilt es zu rekonstruieren, welcher Fehler vorliegt. „Ab einer gewissen Größe wird es schwierig, zuverlässige Algorithmen für diese Aufgabe zu entwickeln. Reinforcement-Learning kann dabei helfen“, weiß Gärttner. Diese Technologie ist bekannt von Künstlicher Intelligenz, die bei Spielen besser abschneidet als der Mensch. Formuliert man die Herausforderung als Spiel – in dem der Agent auf einem simulierten Quantencomputer immer wieder Quantenzustände präpariert, Fehlerzustände misst und versucht, den Fehler aufzuspüren – kann die KI eine ausgeklügelte Strategie für die Quantenfehlerkorrektur entwickeln.
Umgekehrt profitiert auch die Künstliche Intelligenz von den Quantentechnologien. Geht es beispielsweise darum, Neuronale Netze zu trainieren – also generative Modelle, die wie Chat GPT Texte oder Bilder generieren – führt der Weg ebenfalls über Optimierungen. Hier besteht die Hoffnung, dass Quantencomputer diese Probleme besser und effizienter lösen könnten als klassische Computer.
Geballte Expertise auf der Quantum Photonics
Welche generellen und tiefergehenden Möglichkeiten diese beiden Ansätze bieten, diskutieren Expertinnen und Experten aus Industrie und Wissenschaft auf der Quantum Photonics am 13. und 14. Mai 2025 in Erfurt. „Die Redner verfügen fachlich über verschiedene Hintergründe und eröffnen sowohl den Unternehmens- als auch den Wissenschaftsblick auf dieses spannende Thema – wir erreichen somit eine gute Balance zwischen Industrie und akademischer Forschung“, sagt Gärttner, der zudem Forenverantwortlicher des Bereichs „Quantum meets AI“ auf der Quantum Photonics ist.
So widmet sich Dr. Mario Krenn vom Erlanger Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts und künftig Professor für künstliche Intelligenz in Wissenschaftsanwendungen an der Eberhard Karls Universität Tübingen in seiner einleitenden Keynote dem ersten Ansatz: Wie lässt sich Reinforcement Learning nutzen, um Quantenzustände für die Quantenoptik, quantenverstärkte Gravitationswellendetektoren sowie die hochauflösende Mikroskopie zu präparieren? Zudem stellt Krenn einen sehr generellen Ansatz vor: Anhand einer Datenbank mit Millionen wissenschaftlicher Veröffentlichungen möchte er eine KI so trainieren, dass sie zukünftige Ideen für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vorhersagt und vorschlägt.
Gleich beide Aspekte deckt Dr. Florentin Reiter, Geschäftsfeldleiter Quantensysteme am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, in seiner Präsentation „Maschinelles Lernen: Von Quantencomputern zu Higgs‐Bosonen und zurück“ ab. Wie etwa lassen sich Experimente in der Hochenergiephysik analysieren, wie Quantenbauelemente charakterisieren? Reiter stellt modernste Techniken und aktuelle Ergebnisse im (quanten‐)maschinellen Lernen vor, erläutert Fortschritte bei Lernmodellen für neueste Quantenhardware und identifiziert praktische Anwendungsfälle.
Über den aktuellen Stand des Quantencomputings sowie technologische Neuerungen spricht der mathematische Physiker Prof. Dr. Jens Eisert von der Freien Universität Berlin – dabei nimmt er insbesondere die Theorie- und Algorithmik-Perspektive ein.
Die Fragestellungen, die Wissenschaft und Industrie im Bereich des Quantencomputings umtreiben, unterscheiden sich. Wie diese Technologie bei IBM erforscht und gelebt wird, erläutert Dr. Jan-Rainer Lahmann, Ingenieur im Quantencomputing-Team von IBM in der DACH-Region. Er erörtert die zentrale Frage, für welche Probleme und Anwendungen dieser Ansatz einen praktischen Vorteil gegenüber klassischen Computern und Supercomputern bietet – und wann sich dieser Vorteil voll ausschöpfen lässt. Darüber hinaus präsentiert er den aktuellen Stand der Technologie sowie die IBM-Roadmap für Quantencomputing. Einen besonderen Fokus legt er auf den Synergien von Quantencomputing und KI.
Thüringen: Hotspot der Quantentechnologien
Es ist keineswegs ein Zufall, dass die Messe Quantum Photonics in Thüringen stattfindet. Schließlich trifft dort eine lange Tradition in der Hochtechnologie auf Entwicklungstreiber der Quantentechnologien: Das Fraunhofer IOF in Jena sowie die Universität Jena haben auch internationale die Nase vorn. Thüringen bietet für die neue Messe Quantum Photonics also einen idealen Standort.
Parallelveranstaltung rapid.tech 3D
Die rapid.tech 3D, Leitmesse der AM-Industrie (Additive Manufacturing), findet parallel zur Quantum Photonics vom 13. bis 15. Mai 2025 statt. Da der Bereich der Additiven Fertigung insbesondere für viele optisch basierte Quantentechnologien Anwendung findet, wird die Verzahnung beider Kongress-, Foren- und Netzwerkbereiche Synergien für Aussteller und Besucher bringen.
Das gesamte Kongressprogramm der Quantum Photonics im Überblick sowie Tickets für den Fachkongress mit Ausstellung gibt es online auf www.quantum-photonics.de.
Veranstalter
Messe Erfurt GmbH | Gothaer Straße 34 | 99094 Erfurt | www.messe-erfurt.de | Tel. 0361 400-0
Messe Erfurt GmbH
Als größter Messe- und Kongressstandort in der Mitte Deutschlands hat sich die Messe Erfurt als Forum für Unternehmen, Wissenschaftler, Mediziner, Gewerkschaften und viele weitere Institutionen etabliert. Jährlich finden hier mehr als 220 Veranstaltungen, Kongresse und Tagungen, Messen und Ausstellungen, Firmenevents und Konzerte mit über 650.000 Besuchern statt. Mehr unter: www.messe-erfurt.de
i. A. Judith Kießling Referentin Marketing & Kommunikation Messe Erfurt GmbH Gothaer Str. 34 99094 Erfurt Germany Tel.: +49 361 400-1540 Fax: +49 361 400-1111 M: +49 173 3898999
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