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Eine unschlagbare Kombination

Quantencomputer und künstliche Intelligenz werden sich in Zukunft ergänzen. Drei Thesen des Physikers Achim Kempf von der University of Waterloo in Kanada offenbaren das Potenzial dieser Synergie.

14.02.2026
Tobias Lenartz

A

Anders als herkömmliche Rechner arbeiten Quanten­computer nicht auf der Basis von Bits und Bytes, sondern mit sogenannten Qubits. Diese können nicht nur Kombinationen aus Nullen und Einsen dar­stellen, sondern dank quanten­physikalischer Phänomene unzählige Über­lagerungs­zustände zwischen null und eins annehmen. Das macht sie für viele Rechen­probleme leistungs­fähiger als digitale Computer und erlaubt ihnen, wesentlich komplexere Probleme zu lösen.

So entstehen neue Möglichkeiten etwa in der Material­forschung oder bei der Optimierung komplexer Logistik­ketten – zumindest in der Theorie. Denn die bisher realisierten Quanten­computer sind noch zu klein und zu unzuverlässig, um ihr großes Versprechen einzulösen. Künstliche Intelligenz (KI) kann dabei helfen, den Weg zum anwendbaren Quanten­computer zu ebnen. Aber auch die KI wird ihrerseits vom enormen Potenzial der Super­computer profitieren, ist Achim Kempf von der University of Waterloo in Kanada über­zeugt. Wie sich beide Zukunfts­technologien gegen­seitig unter­stützen werden, beschreibt der Physiker in drei Szenarien:

Prof. Dr. Achim Kempf ist Inhaber des Lehrstuhls für Physik der Information und KI an der University of Waterloo in Kanada, der von der Dieter Schwarz Stiftung gefördert wird. Schwer­punkt­mäßig beschäftigt sich der Physiker mit Fragen der Quanten­information und künstlicher Intelligenz.

Achim Kempf

1. KI wird zum intelligenten Autopiloten für Quantencomputer

„Die zentrale Heraus­forderung der Quanten­technologie ist die Stör­anfälligkeit der Qubits, also der Atome, Moleküle und Photonen, mit denen Quanten­prozessoren arbeiten. Effiziente Methoden zur Fehler­korrektur sind daher die Voraus­setzung für praxis­taugliche Quanten­computer. Über die Jahre sind hier bereits große Fortschritte gemacht worden, am Ziel sind wir aber noch nicht. Mit KI können wir nun intelligente, automatisierte Verfahren zur Fehler­korrektur entwickeln und diese so auf ein neues Level heben. Als eine Art intelligenter Auto­pilot würden KI-Systeme Fehler nicht nur ausgleichen, sondern bestenfalls sogar voraus­schauend vermeiden und die hoch­sensiblen Quanten­prozessoren auf diese Weise stabilisieren.

Doch auf dem Weg zum anwendbaren Quantencomputer gilt es, ein weiteres Problem zu lösen: Wir haben schlicht noch nicht genügend Software, um sie sinnvoll zu betreiben. Zwar verfügen wir über erste Quanten­algorithmen, doch diese wurden für spezifische Zwecke entwickelt. Was uns fehlt, ist eine Bibliothek von Algorithmen, die sich bausteinartig zusammen­setzen lassen, um damit auch komplexe Programme für unterschiedliche Anwendungen zu schreiben. Auch deren Entwicklung kann KI unter­stützen und beschleunigen.“

Prof. Dr. Achim Kempf von der University of Waterloo in Kanada ist überzeugt davon, dass KI und Quantencomputer künftig voneinander profitieren werden.
Prof. Dr. Achim Kempf von der University of Waterloo in Kanada ist überzeugt davon, dass KI und Quantencomputer künftig voneinander profitieren werden.

2. Quantencomputer werden KI-Modelle schneller, besser und effizienter machen

„Sind praxistaugliche Quanten­computer schließlich verfügbar, wird wiederum die KI selbst von deren Fähigkeiten profitieren. Es ist davon auszugehen, dass KI-Modelle auf Quanten­computern weniger Trainings­daten benötigen und zugleich schnellere und bessere Ergebnisse liefern können als auf herkömmlichen Rechnern. Denn Quanten­computer sind in der Lage, wesentlich komplexere Berechnungen durch­zu­führen als klassische Computer. Ab einem bestimmten Entwicklungs­stand dürften sie auch energie­effizienter arbeiten. Das käme nicht zuletzt der Konkurrenzfähigkeit europäischer KI-Modelle zugute, die momentan auch wegen höherer Stromkosten gegenüber Systemen aus den USA im Nachteil sind.“

3. Die Synergie der Technologien eröffnet neue Möglichkeiten in Forschung und Technik

„Die zentrale Fähigkeit von KI ist es, Muster zu erkennen. Kombiniert mit der Komplexitäts­kompetenz des Quanten­computers eröffnen sich neue Möglichkeiten in Forschung und Technik. Beispielsweise bei der Lösung komplexer Optimierungs­probleme: Verkehrs­netze, Produktions­abläufe oder Liefer­ketten ließen sich in Echtzeit verbessern und so wirtschaftlicher und nach­haltiger machen. Große Fortschritte erwarten wir auch in der Material- und Arznei­mittel­forschung: Wenn wir die Wechsel­wirkung von Molekülen oder die komplexe Struktur von Kristallen am Quanten­computer simulieren und mit KI auswerten können, wird das die Entwicklung neuartiger Materialien und Medikamente wesentlich beschleunigen.

Wann der Quanten­computer ausgereift sein wird, lässt sich derzeit leider nicht prognostizieren. Manche rechnen damit, dass es noch zehn bis 15 Jahre dauern wird. Da aber momentan sowohl im Feld des Quanten­computings als auch im KI-Bereich so viel geschieht und wir deren Synergien gerade erst auszuschöpfen beginnen, kann es auch deutlich schneller gehen.“

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