Der Quantensprung folgt auf die KI

In einem sind sich die Experten und der akademische Nachwuchs einig: „Nach dem KI-Boom wird es einen Quantensprung geben. Tatsächlich ist er schon da“, sagt Mokhina. Schon in diesem Jahr sind die Investitionen in die Entwicklung der neuen Technologie gestiegen. Und davon profitiere nicht nur die Forschung: „Viele Start-ups, die sich mit Quanten beschäftigen, bekommen beachtliche Investitionen.“ Bereits im vergangenen Jahr haben die drei Frauen mit einer Projektstudie in diesem Forschungsbereich begonnen. Mokhina erinnert sich: „Viele Studierende standen dem Thema noch skeptisch und zögerlich gegenüber. Ich hatte das Glück, mit meinen Kommilitoninnen Sude und Bhavya mutige Mitstreiterinnen zu finden, um gemeinsam zu forschen.“

Quanten GPT für Lieferketten

Das Ergebnis kann sich sehen und lesen lassen: „Wir haben einen benutzerdefinierten ChatGPT für Quantencomputer in der Lieferkette entwickelt“, sagt Sude. Er soll helfen, Quantencomputer und ihren Einsatz in Lieferketten zu verstehen. Doch bevor der GPT live gehen konnte, brauchte er – wie so oft bei Large Language Models (LLMs) – Daten. „Wir haben eine Literaturrecherche auf dem neuesten Stand der Technik durchgeführt und das System mit den wichtigsten Informationen aus verschiedenen akademischen Quellen gefüttert.“ 

Die Variablen der Lieferkette bestehen aus drei Hauptkomponenten: der Fahrzeugroute, dem Bestandsmanagement und dem Risikomanagement. Die ultimative Lösung: „Der richtige Algorithmus kann helfen, Gefahren vorherzusagen, alternative Routen zu berechnen oder mögliche Nachfragespitzen zu kalkulieren“, erklärt Bhavya. Der GPT liefert für die Szenarien den passenden Quantum Approximation Optimization Algorithmus (QAOA), mit dem die günstigste und schnellste Route gefunden werden kann. Laut Mokhina ist die Lösung von Supply-Chain-Problemen neben dem Finanz- und Energiesektor das vielversprechendste Anwendungsfeld der Quantentechnologie.

Der Quantum GPT eignet sich hervorragend für Einsteiger: „Er erklärt die Grundlagen, die ersten Schritte, unabhängig vom Vorwissen, denn das ist es, was wir erlebt haben und was wir mit anderen teilen wollen“, sagt Mokhina und fährt fort: „Um mit dieser Technologie Schritt zu halten, kann sich jeder über das Thema Quanten mit dem GPT vertraut machen.“

Herausforderungen im Quanten Kosmos

Für die weitere Entwicklung sehen die drei Studentinnen drei Herausforderungen: Ein stabiles Qubit zu finden, die Software, um bessere Quantenalgorithmen zu entwickeln und die Hardware. Qubits ersetzen in der Quantentechnologie die klassischen Bits, die nur aus Nullen und Einsen bestehen. Sie sind nicht auf diese beiden Zustände beschränkt und können daher viele Varianten gleichzeitig berechnen. Ein Problem der Technologie: Das Rauschen, das den Zustand eines Qubits verfälscht. Sude erklärt, wie es entsteht: „Während die Halluzinationen bei den LLMs durch die Trainingsdaten entstehen, wird das Rauschen hauptsächlich durch physikalische Faktoren verursacht. Durch Wechselwirkungen mit der Umgebung – etwa mit Luftmolekülen, elektromagnetischen Feldern oder Wärmestrahlung – verliert das Qubit seinen kohärenten Zustand.“

Lösungen lassen sich in der Regel am besten im Team finden, und in diesem Fall griff ein Rädchen ins andere. Bhavya blickt zurück: „Wir haben uns sehr oft über Zoom oder Google Meet getroffen und uns regelmäßig über unsere Ergebnisse und Ideen ausgetauscht.“ Dabei verfolgten die drei einen klaren Plan: Mokhina konzentrierte sich auf das Thema Risikomanagement, Sude auf die Fahrzeugroutenplanung und Bhavya beschäftigte sich überwiegend mit Bestandsmanagement. Unterstützt und ermutigt wurden sie dabei von David Wuttke: „Professor Wuttke war sehr offen für das Thema und hat unsere Fähigkeiten nicht in Frage gestellt. Ich schätze an unseren Professoren, dass sie über den Tellerrand unseres Studiengangs hinausschauen und uns zu Dingen ermutigen, die wir vorher nicht für möglich gehalten hätten“, sagt Mokhina.

Gemeinsam nach vorne

Mit Blick auf die Zukunft ist die junge Frau gespannt: „Wir spüren jetzt schon den Wettlauf mit der Zeit und werden sehen, wie sich Deutschland da schlagen wird. Es fließen viele Investitionen in diese Bereiche, aber noch haben amerikanische Firmen die Nase vorn.“ Bhavya sieht gerade deswegen große Chancen für sich: „Ich kann mir gut vorstellen, in einem Unternehmen in diesem Bereich zu arbeiten, wenn sich die Möglichkeit ergibt, am liebsten in Deutschland.“ Sude sieht das ähnlich: „Im Moment bin ich glücklich hier und nach meinem Abschluss würde ich gerne noch eine Weile bleiben und die ersten Schritte ins Berufsleben machen.“

Wer den Quantum GPT ausprobieren und mehr über das Thema erfahren möchte, kann sich mit seinen Fragen direkt an das LLM oder die Entwicklerinnen wenden: „Wir haben auch die Codierfunktionen freigeschaltet. Sie bietet nicht nur theoretische Informationen zum Quantencomputing, sondern auch Python-Codes, die jeder auf seinem eigenen Laptop ausführen kann. Man kann damit experimentieren und spielen“, verspricht Mokhina.

Um eine Zusammenarbeit im Bereich der Quantentechnologien anzubahnen, senden Sie einfach eine E-Mail an mokhina.dustmurodova@tum.de.