Was meine Patentante mit dem Internetturbo zu tun hat – Von Quantencomputing, Landstraßen und Datenautobahnen

Ich wohne in einem kleinen Ort. Also eher ländlich. Wenn ich meine Patentante besuchen möchte, schickt mich mein Navigationssystem erstmal aus dem kleinen Gässchen auf die Hauptstraße. Dann auf die Landstraße. Und schließlich auf die Autobahn – damit‘s schneller geht. Soweit, so gut. Und wenn ich dann noch Zwischenstopps einlege und meine Reise auf den Anfang der Sommerferien, mit Baustellen, erhöhtem Verkehrsaufkommen etc. fällt? Dann wird die Reiseplanung beliebig komplex. 

Was hat das mit Quantencomputing im Internet zu tun? Die „Routenplanung“ des Datenverkehrs im Internet ist vergleichbar mit der Routenplanung im Straßenverkehr. Ersetze ich „Straßen“ durch „Leitungen“ und „Navigationssystem“ durch „Router“ ergibt sich ein gutes Bild von der Infrastruktur des Internets.

Nur ist das Internet wesentlich stärker frequentiert als unsere Autobahnen. Hier fließen weltweit mehr als 100.000 Gigabyte pro Sekunde durch die Infrastruktur. Das ist jede Sekunde ungefähr so viel wie der Inhalt von 22.000 DVDs. Tendenz steigend. Damit ist eine verlässliche Routenplanung der Daten – um im Bild zu bleiben – umso wichtiger.

Wie im Straßenverkehr ist die stetige Zunahme des (Daten-)Verkehrs nur ein Faktor, der bei der Berechnung berücksichtigt werden muss. Abhängig von der Tageszeit schwankt die Nutzung in den einzelnen Regionen der Welt. Große, digitale Events oder lokale Katastrophen führen zu kurzfristigen regionalen Spitzen. Und wenn ein Bagger bei Bauarbeiten irgendwo auf dem Weg ein Kabel durchtrennt, ist diese Route kurzfristig „gesperrt“. Sie muss „umfahren“ werden. Glasfaserstränge verbinden große Städte. Ähnlich wie bei Autobahnen oder Bundesstraßen gibt es auch hier verschiedene Möglichkeiten, um zum Beispiel von Frankfurt am Main nach Berlin zu gelangen. Wie fließen nun die Datenströme in ihrer Gesamtheit am besten, damit das Netz idealerweise eine mittlere Auslastung auf allen Strecken erfährt? Jede einzelne Möglichkeit an sich ist schnell berechnet. Die Tücke liegt in der Vielzahl der möglichen Kombinationen (Stichwort kombinatorische Optimierung). Berücksichtigt der Rechner bei der Planung zehn verschiedene Punkte auf einer Route, ergeben sich schon 3,6 Millionen Varianten! Da stoßen selbst Hochleistungsrechner häufig an ihre Grenzen. 

Quantencomputer könnten hier eine Lösung sein. Sie bieten eine dramatisch höhere Rechenleistung als konventionelle Rechner. Doch sie sind nicht gerade unkompliziert. Ein Quantenrechner arbeitet nur bei rund minus 273°C. Zusätzlich verträgt er weder elektromagnetische Strahlung noch Erschütterungen. Das macht den großflächigen Einsatz von Quantencomputern aus heutiger Sicht noch zu einer Zukunftsvision. Bis es also soweit ist, könnte eine Technologie Abhilfe schaffen, die zwar die Funktionsweise eines Quantencomputers nachahmt, aber funktioniert wie ein klassischer Rechner. Also eine Technologie, die die robuste Funktionsweise der heutigen Rechner mit den Vorteilen des Quantencomputings verbindet. Hier sind die Kollegen der T-Labs, der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Telekom fündig geworden. 

Die Kollegen entwickeln unsere Netzinfrastruktur kontinuierlich weiter. Und sind immer auf der Suche nach neuen Technologien, mit denen sie die Netzinfrastruktur in den nächsten Jahren weiter verbessern. Bei der Komplexität des Netzes keine einfache Aufgabe. Daher arbeiten sie in einem Co-Creation-Ansatz mit vielen Kollegen zusammen. Unterschiedliche Konzernbereiche, wie beispielsweise Kollegen vom Netzbetrieb und den T-Labs sind dabei. Und Partner. So wie Fujitsu, der japanische Anbieter von Telekommunikationslösungen. 

Bei dieser Zusammenarbeit hat Fujitsu eine Technologie entwickelt, die die Zeit bis zum großflächigen Einsatz der Quantencomputer überbrückt. Diese „Brückentechnologie“ erbringt extrem hohe, „quanteninspirierte“ Rechenleistungen. Und das ohne den technischen Aufwand, den der Betrieb eines Quantencomputers erfordert. In der Fachsprache heißt diese Technologie „Digital Annealing“. Wie sie funktioniert, erfahren Sie hier. 

Ich mache mich also jetzt auf dem Weg zu meiner Tante. Im Navi: die Route mit Zwischenstopps. Plus Option „schnellste Route“, um Straßensperrungen, Staus etc. zu vermeiden. Und ganz ehrlich: mit dem Wissen über Quantencomputing, kombinatorische Optimierung und Datenrouting betrachte ich die verschiedenen Alternativen, die mir in Sekundenschnelle vorgeschlagen werden, ab heute mit ganz anderen Augen … 

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