Verschmelzen zweier Hochtechnologien: Quanten und KI

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.„Einerseits kann die Künstliche Intelligenz die Quantentechnologien verbessern, andererseits können wir Quantencomputer nutzen, um KI-Algorithmen zu vervollkommnen“, sagt Professor Martin Gärttner, Quanteninformationstheoretiker von der Friedrich-Schiller-University Jena.

Expertise aus Industrie und Wissenschaft

Welche generellen und tiefergehenden Möglichkeiten diese beiden Ansätze bieten, diskutieren Expert*innen 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.

Quantenfehlerkorrektur

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.

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.