Superpower: Wie Quantencomputer Finanzen und Sicherheit neu definieren

Schwerpunkt: Innovations-Management

Quantencomputer stehen vor dem Durchbruch. Industrieunternehmen haben bereits Rechenprobleme identifiziert, die großskalige Quantencomputer in Minuten lösen können – Aufgaben, für die modernste Supercomputer Tausende Jahre benötigen würden. Optimierung, Simulation und Cybersicherheit im Zeitraffer. Das eröffnet neue Horizonte in Materialforschung, Medizin, Logistik und Finanzwelt. Mit der Marktreife erster Anwendungen in zwei bis drei Jahren ist es entscheidend, sich frühzeitig auf diese Entwicklung einzustellen.

von Rainer Baumgart, Co-Founder eleQtron

Die quantenmechanischen Phänomene Superposition, Verschränkung und Interferenz machen Quantencomputer so effizient. Anders als Bits existiert ein Qubit in einem Superpositionszustand. Verschränkung erzeugt gezielte Korrelationen zwischen Qubits, wodurch eine einzige Operation gleichzeitig andere beeinflusst. Systeme mit 56 Qubits können über 70 Billiarden Zustände adressieren. Interferenz verstärkt richtige Lösungen und löscht falsche aus. Diese Kombination ermöglicht Algorithmen wie Shors (Faktorisierung) und Grovers (Suche) exponentielle oder quadratische Geschwindigkeitsvorteile gegenüber klassischen Methoden.

Obwohl die Anzahl der Qubits derzeit bei etwa 100 liegt und die Lebensdauer der Quantenzustände limitiert ist, entstehen gerade praxisnahe Anwendungen, die diese Einschränkungen durch geeignete Algorithmen umgehen.

Anwendungen in Finanzen und Cybersicherheit

Quantencomputing zur Transformation von Finanzdienstleistungen und Cybersicherheit nimmt damit Fahrt auf.

Institutionen wie JPMorgan, Goldman Sachs und IBM treiben frühe Anwendungen voran und setzen auf hybride Workflows.”

Systeme mit 50 bis 100 Qubits werden für Monte-Carlo-Simulationen und Portfolio-Optimierungen genutzt. Hybride Ansätze kommen auch bei quantenbasiertem maschinellem Lernen zur Betrugserkennung zum Einsatz.

Ein praktischer Quantenvorteil erfordert allerdings fehlerkorrigierte Qubits. Goldman Sachs schätzt, dass allein für die Preisberechnung von Derivaten etwa 8.000 logische Qubits benötigt werden. Führende Hardwarehersteller planen bis 2028–2032 Systeme mit 1.000 fehlerkorrigierten Qubits.

Früher wird mit Anwendungen wie zertifizierten Zufallszahlen gerechnet: Im Frühjahr 2025 erzeugt JPMorgan auf Quantinuums H2-System zertifizierte Zufallszahlen für Verschlüsselung aus unverifizierter Quelle. Diese könnten eine der ersten praktischen Anwendungen von Quantencomputern darstellen.

Darüber hinaus werden Anwendungsfälle wie Echtzeit-Betrugserkennung mit quantenneuronalen Netzwerken sowie Risikomodellierung (z.B. Value-at-Risk-Berechnungen) evaluiert.

Cybersicherheit: Risiken und Lösungen

Doch Quantencomputing birgt auch Risiken. Das größte liegt in der Datensicherheit. So bedrohen Quantencomputer RSA/ECC-Verschlüsselung durch Shors Algorithmus und reduzieren die Sicherheit symmetrischer Verfahren. Mögliche Lösungen:

• Zertifizierte Zufallszahlen: Quantinuums H2 erzeugte über Random Circuit Sampling über 71.000 unvorhersehbare Bits – entscheidend für quantensichere Schlüssel.
• Post-Quanten-Kryptografie: Klassische Algorithmen resistent gegen bekannte Angriffe; nicht vollständig frei von Schwachstellen.
• Quantenschlüsselaustausch (QKD): Abhörsichere Schlüsselgenerierung durch Quanteneffekte; China und Korea haben bereits landesweite QKD-Netze aufgebaut.

Deutschlands Position im Quantenrennen

Deutschland hat im Rennen um diese Schlüsseltechnologie aufgeholt – und eleQtron 2024 den ersten komplett in Deutschland entwickelten Quantencomputer-Demonstrator in Betrieb genommen. Ein wichtiger Meilenstein in Richtung industrieller Anwendung.

Welche Technologie sich langfristig durchsetzt – supraleitende Qubits (Google, IBM), neutrale Atome oder Ionen-Qubits – ist noch offen. eleQtron setzt auf Ionenfallen mit hochfrequenzgesteuerter Qubit-Kontrolle („MAGIC-Technologie“). Diese weltweit einzigartige Methode nutzt Mikrowellen statt Laser und macht Systeme robuster sowie kostengünstiger.

Trotz aller Fortschritte, eine vollständige Disruption wird erst um 2030 erwartet. Proaktive Zusammenarbeit zwischen Finanzinstituten und Anbietern wird den Übergang ins Quantenzeitalter beschleunigen – zumindest für diejenigen, die rechtzeitig Fähigkeiten, Teams und Partnerschaften aufbauen.Dr. Rainer Baumgart, eleQtron/dk