Die Quantentechnologie hilft solche Probleme zu lösen. Basis ist die Korrespondenz zwischen nicht-linearen Optimierungsproblemen (z.B. in der Logistik) und einem Quantensystem, das sich nachbauen lässt. Statt die Gesamtkosten jeder Option zu berechnen, werden die relativen Kosten jeder Entscheidung als Wechselwirkung quantenmechanischer Teilchen programmiert. Nach diesem Prinzip lassen sich weitere Kostentreiber und Randbedingungen kodifizieren. Die optimale Lösung entspricht dem Zustand eines Quantensystems, in dem die Wechselwirkung der Teilchen insgesamt am geringsten ist und der sich mittels eines physikalischen Prozesses gut finden lässt.
Die Quäntchen als Hoffnung
Während in der Theorie viele Quantenalgorithmen erforscht sind, ist es in der Praxis herausfordernd, Quantensysteme zu kontrollieren. Quanteneffekte ‚überleben‘ nicht lange, weswegen wir die Quantenphysik als kontraintuitiv betrachten. Für die beschriebenen Optimierungsprobleme lässt sich bereits auf Systeme mit mehr als 5.000 Variablen zugreifen. Laut der Erfahrung von Reply werden zur Darstellung der meisten Probleme mit Geschäftsrelevanz eher 10.000 bis 15.000 Variablen benötigt.
Quanteninspirierte Lösungen
Die anfängliche Übersetzung des Logistikproblems in die Quantenvariablen kann gerade solche nicht-linearen Bedingungen ausdrücken, die für klassische Optimierungsverfahren schwer zu berücksichtigen sind. Ist das Problem für einen echten Quantencomputer zu groß, lassen sich die Stärken klassischer Hardware wie GPUs nutzen, um sich dem Optimum effizient zu nähern. Reply hat hierfür MegaQubo entwickelt – ein Tool, das in wenigen Sekunden Lösungen für zehntausende Variablen findet. Schon jetzt lassen sich damit ein Zehntel bis ein Fünftel der Kosten einsparen. Mit dem Fortschritt der Technik erwartet die Industrie in drei Jahren Systeme für eine vollständige Lösung.
Praktische Anwendung und Ausblick
Effiziente Wartung mithilfe von Quantum Computing zeigt ein Projekt für den Energiekonzern Enel (vertreten in 30 Ländern mit Leitungen von über 2,2Mio.km Länge für 74Mio. Haushalte), für den eine Lösung mit MegaQubo implementiert wurde. Durch die Simulation einer Quantenberechnung lässt sich die Zeit für die Wartungstätigkeit maximieren, Anfahrtszeiten minimieren und anstehende Wartungsaktivitäten innerhalb weniger Minuten optimal unter den Serviceteams aufteilen – eine deutliche Kostensenkung.
Dank der Flexibilität der Quantenlogik und der guten Skalierbarkeit simulierter Lösungen sind weitere Anwendungsfälle denkbar – von der Warehouse-Organisation bis zum Supply Chain Management.
