Quantencomputing
Der nächste Quantensprung in der IT
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Zukunftsthema für die IT
Die Entwicklung der Quantencomputer wird voraussichtlich Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem der IT haben. Datencenter werden dadurch möglicherweise wieder zu tatsächlichen "Rechenzentren", in denen große zentrale Computer stehen. Diese erfordern aufgrund der Größe und Kühlung eine andere Architektur als derzeit gebaute Datencenter. Solche Rechenzentren mit Quantencomputer-Infrastruktur müssen rechtzeitig durchdacht und geplant werden.
Denn die Entwicklung könnte schneller vorangehen als gedacht. Getrieben wird sie nämlich von den Möglichkeiten zur Entschlüsselung codierter Datenübertragungen und dem Knacken von Passwörtern. Wo ein herkömmlicher Rechner mehrere tausend Jahre benötigen würde, um eine AES256-Verschlüsselung zu erraten, würde ein jetzt schon verfügbarer Quantenrechner dafür nur noch ein paar Tage benötigen. Absolut sicher geglaubte Datenübertragungen würden damit unsicher und einsehbar werden. Neue Standards in der Verschlüsselungstechnik, die auch von Quantencomputern nicht entschlüsselt werden können, wären erforderlich.
Diese Entwicklung wiederum kann bedeuten, dass künftig im Vergleich zu den zu transportierten Daten ein noch größerer Anteil der benötigten Bandbreite für Header inklusive Verschlüsselungsinformation benötigt wird. Diese Anforderung in Kombination mit dem Szenario, dass um die Quantencomputer herum Rechnerfarmen entstehen, die ihn mit Daten füttern und die Ergebnisse dann wieder weiterverwenden, kann die Bandbreitenanforderung an die Leitungsanschlüsse der Datencenter stark erhöhen. Der Vorteil der Netzwerkanbieter liegt dabei darin, dass mit Glasfaserleitungen und Software Defined Wide Area Networks (SD-WAN) als Netzwerk-Architektur bereits Technologien zur Verfügung stehen, um diese Anforderungen zu bewältigen. SD-WAN-Router kategorisieren den Datenverkehr kontinuierlich nach Typ, Nutzer, Quelle und Ziel. Je nachdem wie kritisch eine Information ist, weist ihr die Technologie selbstständig den effizientesten Weg über das Netzwerk zu. So wird die verfügbare Bandbreite effizienter genutzt.
Der Bedarf an Rechenleistung ist da und wird sich weiter erhöhen. Lösungen sind vorhanden beziehungsweise in der Entwicklung. Deutsche und europäische Anwenderunternehmen haben die Möglichkeit, sich frühzeitig den neuen Technologien aktiv zu widmen. Im Gegensatz zu den Erfahrungen bei Cloud-Computing und Blockchain besteht hier die Chance, den nächsten Quantensprung in der IT in Deutschland und Europa nicht proaktiv mitzugestalten.
| Von Qubits und Qudits |
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| Klassische Computer basieren auf einem binären System. Sie schalten Transistoren ein oder aus, um Daten als Einsen und Nullen zu symbolisieren. Im Gegensatz dazu verwenden Quantencomputer Quantenbits oder Qubits, die in einem Zustand der Überlagerung) gleichzeitig 1 und 0 darstellen können. Um mit Quantencomputern rechnen zu können, müsse die Qubits verschränkt bzw. überlagert sein. Dieser Zustand ist jedoch sehr empfindlich und wird mit jedem zusätzlichen Qubit schwerer zu erreichen und zu erhalten, denn jedes zusätzliche Qubit erhöht diese sogenannte Dekohärenz. Verschiedene Forschergruppen gehen deswegen einen anderen Weg: Anstatt die Anzahl der Qubits zu erhöhen, erhöhen sie die Anzahl der Zustände, die die Qubits einnehmen können. Sie arbeiten mit sogenannten Qudits, also Quantenbits mit d Zuständen. Ein Qutrit kann beispielsweise die Zustände 0, 1 und 2 sowie alle Überlagerungen gleichzeitig annehmen. Mehr Zustände bedeuten, dass mehr Daten verschlüsselt und verarbeitet werden können. (Quellen: Wikipedia, Elektronik Praxis) |
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