Microsoft “macht jetzt auch in Quantencomputer” und stellt Azure Quantum Elements vor

Es ist eine Meldung Microsofts, die ich der Leserschaft nicht vorenthalten möchte. Jedes Bullshit-Bingo Schlagwort muss in Redmond mitgenommen werden. Das Unternehmen hat gerade Azure Quantum Elements angekündigt, vermeldet einen Durchbruch beim Quantencomputing und führt KI-Copilot in Azure Quantum ein.

Wie heißt es in der Meldung Microsofts: "Mit Superlativen sollte man bekanntlich zurückhaltend sein, aber dieser ist einer: Microsoft hat auf seinem Weg zur Entwicklung eines Quanten-Supercomputers einen wichtigen, ersten Meilenstein erreicht!". Konkret geht es darum, dass Microsoft im Rahmen seiner virtuellen Konferenz Azure Quantum: Accelerating Scientific Discovery reklamiert, einen grundlegenden Durchbruch in der Physik geschafft zu haben.

Meilenstein im Quantencomputing

Man habe den ersten Meilenstein auf dem Weg zu einem Quanten-Supercomputer erreicht und hat dafür die von Fachleuten geprüften Daten in einer Zeitschrift der "American Physical Society" eingereicht (müsste dieses Preprint und der Artikel InAs-Al hybrid devices passing the topological gap protocol sein). Microsoft sieht sich nun in der Lage, sogenannte Majorana-Fermionen zu erzeugen und zu kontrollieren, und sieht sich damit auf dem besten Weg, ein neues, hardwaregeschütztes Qubit zu entwickeln. Die Seite Quantum Computing Report hat hier etwas dazu geschrieben.

Man sollte diese Meldung im aktuellen Kontext sehen, denn Intel hat gerade einen eigenen Quanten-Prozessor vorgestellt. Und IBM versucht mit seinem Quantenchip endlich die "wahre" Quantenüberlegenheit zu demonstrieren. Da darf Microsoft natürlich nicht fehlen, und so ist die obige Meldung auch zu sehen. So ganz rein zufällig ist mir die Tage der Beitrag Quanten-Update: Was bedeuten die Erfolgsmeldungen von IBM und Intel wirklich? von heise unter die Augen gekommen. Die Kollegen versuchen eine Einordnung dessen, was die "Erfolgsmeldungen" in der Praxis bedeuten.

Hintergrund zum Quantencomputing

Ein Quantencomputer ist ein Prozessor, der die Gesetze der Quantenmechanik nutzt, schreibt die Wikipedia. Während ein klassischer Rechner mit Bits rechnet, nutzt ein Quantencomputer Qubits, erklärt das Fraunhofer Institut hier. Diese Qubits können nicht nur die Werte 0 oder 1 annehmen, sondern durch die Überlagerung von Quantenzuständen (Welle, Teilchen) auch jede beliebige Kombination aus beidem. Durch Messen lässt sich ein Qubit auf einen konkreten Wert festgelegen.

Man kann sich Qubits als rotierende Teilchen vorstellen, deren Rotationsachse sich erst auf eine Position festlegt, wenn man misst. Gerechnet wird mit Korrelationen von Qubit-Zuständen. Problem ist dabei wohl die Festlegung bzw. Änderung der Werte eines Qubits – und den Methoden der "Fehlererkennung und –korrektur" kommt eine essentielle Bedeutung zu.

Quantencomputing hat theoretisch ein riesiges Potential in Bezug auf Rechenleistung, wenn die physikalischen Herausforderungen zur gezielten Änderung und zum Auslesen der Qubits samt Fehlerkorrektur beherrscht werden. Das ist aktuell wohl (so, wie ich es verstanden habe) noch das Problem, welches die praktische Anwendung von Quantencomputern behindert oder nur für Spezialfälle zulässt. Jedes zusätzliche Qubit verdoppelt dabei die Leistungsfähigkeit des Systems – bei 50 Qubits gäbe es also zwei hoch 50 Kombinationsmöglichkeiten. Auf diese Weise lassen sich größere Probleme und komplexere Aufgaben parallel statt linear berechnen.

Azure Quantum Elements von BASF genutzt

Konkreter ist Azure Quantum Elementsm was Microsoft in seiner Mitteilung als weitere Neuerung vorgestellt hat. Was ist das? Redmond beschreibt es mit Buzzwords so: Die cloudbasierte Lösung integriert den neuesten Stand der Entwicklung superschneller Rechner in den Bereichen High Performance Computing (HPC), künstliche Intelligenz (KI) und Quanten-Computing.

Microsoft schreibt dazu, dass Wissenschaftler mit Azure Quantum Elements den Zeitaufwand und damit die Kosten für die Entwicklung neuer Produkte und Materialen durch automatisierte Arbeitsabläufe deutlich reduzieren und Lösungen viel schneller auf den Markt bringen können.

Zu den weltweit ersten Kunden von Azure Quantum Elements gehört das Chemieunternehmen BASF in Ludwigshafen. Das Unternehmen wird die Azure Quantum Elements Plattform als Ergänzung zum eigenen Supercomputer für quantenchemische Modellierungen im Bereich wissenschaftliche Forschung in Chemie und Materialwissenschaften nutzen, um die Entwicklung neuer Werkstoffe und Chemikalien zu beschleunigen. Bezüglich des Preises für die Nutzung von Azure Quantum Elements hält sich Microsoft bedeckt, man kann hier ein Angebot anfordern.

Nur zur Einordnung: Google hat mit dem Programm AlphaFold beispielsweise bereits im Jahr 2020 die Lösung des speziellen Problems der Proteinfaltung gelöst. Ein KI-Netzwerk (künstlicher Intelligenz), das vom Google-AI-Ableger DeepMind entwickelt wurde, lässt sich zur Bestimmung der 3D-Form eines Proteins aus seiner Aminosäuresequenz verwenden. Ich hatte im Beitrag Googles DeepMind AlphaFold löst Protein-Faltungsproblem darüber berichtet. Wie Azure Quantum Elements von Microsoft dagegen aufgestellt ist, kann ich nicht bewerten. Bei Google gibt es inzwischen bereits AlphaFold2, welches laut diesem Artikel  "von jedem, der will" verwendet werden kann. Für Wissenschaftler dürften diese Entwicklungen wohl spannend sein.

Irgendwas mit Copilot in Azure Quantum

Im Sinne von "irgendwas fehlt noch", heißt es bei Microsoft, dass der Copilot in Azure Quantum ebenfalls neu sei. Das ist ja das AI-Modul, welches von Microsoft in seine Produkte integriert wird. Der neue Copilot soll Forschende mit Hilfe natürlicher Sprache bei der Lösung komplexer chemischer und materialwissenschaftlicher Herausforderungen unterstützen. Dazu sollen auch die heute bereits benutzten Tools (Erstellen komplexere Berechnungen, Abfragen und Visualisierungen von Daten, sowie sowie geführte Antworten auf komplexe Konzepte.

Ich kann es momentan schlecht werten – aber vom Bauchgefühl her würde ich die Stellung von Fragen zur Lösung komplexer Fragen "mit Hilfe natürlicher Sprache" eher nicht als den großen Knackpunkt sehen. Wer in diesem Bereich unterwegs ist, dürfte erstens fachlich in der Lage sein, die Werkzeuge zu bedienen und entsprechende Fragestellungen vorher im Hinblick auf Ziele und Ergebnisse durchdenken. Wo ich mir vorstellen könnte, dass es hilft, wäre eine Vorrecherche, ob es bereits ähnliche Fragestellungen und Ergebnisse gibt. Aber hier werden die Fachleute aus der Zielgruppe sicherlich selbst einschätzen können, ob Copilot der "Quantensprung" bei der Arbeit ist.

Wie das Thema "Azure und Copilot als LLM" in Bezug auf "Abfluss von Forschungsdaten" zu betrachten ist, werden die Fachleute in den entsprechenden Unternehmen sicherlich beantworten müssen. Lässt man die Buzzwords des Marketing weg, kann Microsoft Kunden Quantum Elements in Azure anbieten. Und mit BASF hat man wohl einen Pilotkunden gewonnen. Interessierte Leserinnen und Leser können in Microsofts Blog-Beitrag 250 Jahre Fortschritt in nur 25 Jahren: Azure Quantum Elements soll die chemische Forschung drastisch beschleunigen noch einige Details nachlesen.