So lernt man Quantenrechner programmieren

QuantumBasel und die Ausbildungs-Programme rund um das Quantencomputing

Die Schweiz verfügt über hervorragende Fachkräfte, auch im Bereich der Quantentechnologie. Um einerseits die ersten Pionierfirmen zu unterstützen und langfristig weitere Quantenspezialisten heranzubilden, hat man bei QuantumBasel eigene Wege eingeschlagen.

Eine kürzlich veröffentlichte Studie des Critical Technology Trackers des Australian Strategy Policy Institute (ASPI) zeigt Erstaunliches. Demnach ist China in 37 von 44 Schlüsseltechnologien führend. Eine aufschlussreiche Information, die zeigt, wie weit China technologisch bereits fortgeschritten ist.

Trotz der beeindruckenden Beherrschung der Technologie zählt das Chipdesign nicht zu den Stärken Chinas. Auch eine weitere Technologie, die anderen Schlüsseltechnologien zu neuen Durchbrüchen verhelfen könnte, gehört nicht zu Chinas Stärken: der Quantencomputer.

QuantumBasel, eine Tochterfirma von uptownBasel, ist in diesem Bereich tätig und sieht die Resultate als Ansporn, den Vorsprung in der Quantentechnologie zu halten und auszubauen. Dazu braucht es Fachleute, die sofort einsetzbar sind und in ersten Projekten mitarbeiten können, aber auch Ausbildungen, die den zukünftigen Nachwuchs ausbilden.

Jüngste Untersuchungen von McKinsey & Company haben jedoch ergeben, dass weltweit auf drei offene Stellen im Bereich Quantencomputing nur ein qualifizierter Kandidat kommt und dass bis 2025 voraussichtlich weniger als 50 Prozent der Stellen im Bereich Quantencomputing besetzt werden können, wenn wir nicht deutlich eingreifen.

Schweiz führend in Ausbildung, aber …

Damir Bogdan, CEO von Quantum Basel: «Ich sehe die Schweiz in der Quantentechnologie als führend in der Ausbildung, speziell mit der ETHZ, der EPFL, der Uni Basel und der FHNW. Allerdings bedeutet das nicht, dass dies genügen wird, wenn wir eine führende Quantennation bleiben wollen.»

QuantumBasel selbst hatte bisher wenig Mühe, neue Mitarbeitende für das eigene 20-köpfige Team aus Mathematikern, Datenwissenschaftlern, KI-Spezialisten und Quantenphysikern zu finden. Dank des dynamischen Umfelds, das in Arlesheim geschaffen wird, und der Ambition, in diesem Bereich führend zu sein, ist QuantumBasel in einer starken Position, um Mitarbeitende zu begeistern.

Doch über ein solches Privileg dürften nicht alle Firmen verfügen, welche sich in Arlesheim auf dem Campus von uptownBasel ansiedeln und ganz gezielt auch Quantenprojekte durchführen möchten. Sie aber brauchen Quantenwissen, wenn sie auf die Quantenrechner zugreifen wollen, die dort zur Verfügung stehen. Dazu gehört der exklusive Zugriff auf fünf Prozent der Rechenleistung des leistungsstärksten Quantencomputers von IBM. Aber auch auf andere Rechner wie die von D-Wave oder auf hochspezialisierte Programme, mit denen Quantencomputer simuliert werden.

Ausbildung und Projektförderung: Das Modell QuantumBasel

Um Unternehmen den Zugang zur Quantentechnologie zu erleichtern, hat QuantumBasel unter anderem ein Modell entwickelt, das gleichzeitig auf Projektarbeit und Ausbildung setzt.

Damir Bogdan: «Bei QuantumBasel legen wir grossen Wert auf eine fundierte Einführung, insbesondere für Führungskräfte auf C-Level und CEO-Ebene», erklärt Damir Bogdan. In dieser Einführung werden die Vorteile von Quantencomputern erläutert und aktuelle Anwendungsbeispiele vorgestellt, die bereits zu beeindruckenden Ergebnissen geführt haben. «Unser Ziel ist es, dass sie die Technologie und ihre potenziellen Anwendungsfälle verstehen und daraus ableiten können, ob auch ihr Unternehmen von solchen Lösungen profitieren könnte», sagt Damir Bogdan.

Einen Monat nach dem ersten Treffen besucht das Team von QuantumBasel das Unternehmen erneut. Bei diesem Besuch sollen die Firmen ihre «Pain Points», also ihre spezifischen Probleme, darlegen. Nach einem halb- oder ganztägigen Workshop nimmt das Team die gesammelten Erkenntnisse mit und erstellt auf dieser Basis ein Angebot für das Unternehmen.

Training für die Mitarbeiter des Quantum-Projekts

«Darin erklären wir unter anderem, wie wir das Problem angehen würden - zum Beispiel mit Simulation, Quantum Annealer oder ähnlichen Techniken. Dann starten wir das Projekt», erklärt Damir Bogdan. Die ersten zwei bis drei Monate sind der Problemformulierung gewidmet: Das Problem wird in handhabbare Teile zerlegt, die jeweiligen Eigenschaften werden analysiert, und nach etwa drei Monaten lässt sich abschätzen, ob ein Projekt mit einem Quantencomputer tatsächlich bessere Ergebnisse liefern könnte. Dabei gibt es auch einen Ausstiegspunkt für das Unternehmen. «Wenn es sich entscheidet, weiterzumachen, können wir in den folgenden sechs Monaten die Algorithmen programmieren und den ‹Proof of Concept› abschliessen», sagt Damir Bogdan.

In dieser rund neunmonatigen Phase schult das Team um Damir Bogdan und die Partnerfirmen wie IBM und D-Wave die Mitarbeitenden je nach Wissensstand. Dabei setzt QuantumBasel auf standardisierte Kurse, die modular aufgebaut sind, einen Einblick in Hardware, Framework und Programmierung geben und in kleinen Teams von maximal zwölf Personen stattfinden. Insgesamt dauert der Kurs rund 10 Tage, die individuelle Betreuung findet laufend statt.

Natürlich kann ein Kunde auch ohne solche Schulungsmassnahmen in ein Projekt einsteigen, etwa wenn er bereits über ein eigenes, qualifiziertes Quantenteam verfügt. Damir Bogdan: «Aber auch solche Firmen unterstützen wir auf alle Fälle tatkräftig, zum Beispiel bei der Formulierung der Anwendungen.»