Kann Quantencomputing den Energiehunger der KI zähmen?

Das US-Energieministerium (DoE) stellt bis zu 215 Millionen US-Dollar an Fördermitteln bereit, um inländische Unternehmen bei der Entwicklung des weltweit ersten zuverlässigen Quantencomputers zu unterstützen. Der Wettlauf um die Entwicklung von Quantencomputern als Zukunftstechnologie hat sich verschärft, da diese Technologie als potenzielle Lösung für den enormen Energiebedarf gilt, der durch den Boom der künstlichen Intelligenz entstanden ist.

Der Quantum Genesis Q-Wettbewerb des US-Energieministeriums nimmt derzeit Vorschläge für Ideen entgegen, die darauf abzielen, „Quantencomputer mit mindestens 100 logischen Qubits einzusetzen, die in der Lage sind, Hunderte Millionen fehlertoleranter Operationen auszuführen, sowie wissenschaftliche Demonstrationsprogramme“.

Der Staatssekretär für Wissenschaft im Energieministerium, Darío Gil, sagte, der Wettbewerb fördere die Beteiligung des kommerziellen Sektors durch Quantum Genesis Q, um „ein Umfeld für Zusammenarbeit und Wettbewerb zugleich zu schaffen… und den Wettbewerbsgeist bestmöglich zum Vorschein zu bringen“, als Teil eines umfassenderen Ziels, sicherzustellen, dass sich die Vereinigten Staaten als führend im globalen Wettlauf um Quantencomputer etablieren.

Darüber hinaus hat das Energieministerium ein ergänzendes Programm mit dem Namen „Quantum High-Performance Computing Validation and Verification Testbed Lab Call“ ins Leben gerufen, das Vorschläge vom US-amerikanischen nationalen Labornetzwerk einholt, um „die gesamte Palette an Werkzeugen und Fachkenntnissen zu entwickeln und zu implementieren, die zur Validierung der Leistungsfähigkeit fehlertoleranter Quantencomputer erforderlich sind“.

Quantencomputing im Vergleich zum Energieverbrauch von KI

Der Vorstoß zur Beschleunigung der Entwicklung fortschrittlicher Quantencomputertechnologien erfolgt zu einem Zeitpunkt, an dem ein solcher Durchbruch immer dringender benötigt wird, um das von künstlicher Intelligenz erzeugte Energiemonster einzudämmen.

Einem neuen Bericht von BCG zufolge könnte Quantencomputing, sobald es ausreichend entwickelt ist, eines Tages dazu beitragen, 20 bis 40 Prozent der Emissionen aus schwer zu reduzierenden Sektoren wie der Stahl- und Zementproduktion zu verringern. Dies geht aus einer exklusiven Vorabversion des Berichts hervor, die von Semafor veröffentlicht wurde.

Der Bericht ergänzt, dass die Technologie auch für die Kohlenstoffabscheidung, grünen Wasserstoff und Ammoniak sowie Batterien eingesetzt werden könnte.

Obwohl Quantencomputer ebenfalls erhebliche Mengen an Energie zum Betrieb benötigen, erscheint ihr Verbrauch gering im Vergleich zu den enormen Energiemengen, die von den Rechenzentren verbraucht werden, die den KI-Boom antreiben.

Laut Semafor schätzt die neue BCG-Studie, dass „der CO2-Fußabdruck des Sektors im Vergleich zur KI-Branche relativ gering sein wird, da Quantencomputing voraussichtlich eher zur Lösung spezifischer Probleme als als universelle Technologie eingesetzt wird.“

Darüber hinaus könnte Quantencomputing die künstliche Intelligenz selbst energieeffizienter machen, indem es die Funktionsweise großer Sprachmodelle verändert.

„Bei Aufgaben, für die Quantencomputing hervorragend geeignet ist, wie beispielsweise KI-Verarbeitung, kann keine GPU mit uns mithalten. Diese Arbeitslasten werden letztendlich auf Quantencomputing verlagert, und die heutige Technologie kann da buchstäblich nicht mithalten“, sagte Peter Chapman, Präsident und CEO des Quantencomputing-Unternehmens IonQ, 2024 gegenüber Forbes.

„Um zu simulieren, was Quantencomputer leisten oder was unser Chip der nächsten Generation leistet, bräuchte man etwa 2,5 Milliarden GPUs, und das Ganze würde mit zwei normalen Steckdosen betrieben“, fügte Chapman hinzu.

Quantenpotenzial für die Weiterentwicklung sauberer Energietechnologien

Auch für die Verbesserung von Technologien für saubere Energie birgt das Quantencomputing großes Potenzial.

Quantenbatterien könnten eines Tages, auf eine Weise, die zunächst kontraintuitiv erscheinen mag, mehr Energie freisetzen, als sie speichern, wenn sie einen Quantenzustand mit dem Gerät teilen, das sie mit Strom versorgen.

Die Quantenmechanik könnte auch eine neue Art von Energiegewinnungsgerät ermöglichen, das in der Lage ist, die von Elektronikgeräten und Industriemaschinen abgegebene Abwärme aufzufangen.

Im vergangenen Jahr verkündeten Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT), dass sie eine Methode entdeckt hätten, um den sogenannten „Randzustand“ von Elektronen zu beobachten, einen Zustand, in dem kein Energieverlust auftritt, mit einem erheblichen Potenzial zur Transformation des Technologiesektors.

Laut einem Bericht von Interesting Engineering „könnte diese reibungslose Bewegung von Elektronen die Übertragung von Daten und Energie zwischen Geräten ohne Übertragungsverluste ermöglichen, was zur Entwicklung hocheffizienter elektronischer Schaltungen und Quantencomputer führen würde.“