Atos hat einen Computer-Simulator der neuen Generation entworfen. Entschlüsselung mit seinem CEO.

Le Point – von Etienne Gernelle, Guillaume Grallet und Héloïse Pons

Nichts wird jemals so sein wie es war. Mit der Quantentechnologie betritt die Informatik eine neue Dimension, die die Karten der künstlichen Intelligenz, der Cybersicherheit und der Medizin neu mischen wird. Es ist auch ein Thema der wirtschaftlichen Souveränität. Amerikaner und Chinesen investieren stark in Quantentechnologie. Auch Europa sollte sein Mitspracherecht nutzen, meint Thierry Breton, CEO von Atos, einem weltweit führenden Unternehmen im Bereich der digitalen Transformation. Am 4. Juli 2017 präsentierte er den leistungsstärksten Quantenrechnersimulator der Welt.

Was ist ein Quantencomputer?

Thierry Breton: Ohne zu ihren Ursprüngen zurückzukehren, hat jede Periode der menschlichen Geschichte die dominierende Technologie der Zeit gesehen, die die Beziehung des Menschen zur Welt bestimmt. Mein Urgroßvater lernte die Dampfmaschine kennen, mein Großvater das Aufkommen der Elektrizität. Mein Vater erlebte den Aufstieg der Kernenergie. Heute, mit der Digitalisierung, verwendet unsere Generation Computer, die zum Beispiel auf den Grundgesetzen der klassischen und makroskopischen Physik basieren, sowie, um es zusammenzufassen, die Werke von Turing und von Neumann, die Informationen – die „bits” – in der Form von 0 oder 1 verarbeiten. Wir haben jetzt eine neue Welt – Datenexplosion, Internet, verbundene Objekte, künstliche Intelligenz … Immer und immer mehr Informationen. Immer und immer mehr Rechenleistung. Und hier kommen die Gesetze der Quantenphysik ins Spiel, die sich mit der subatomaren Welt beschäftigen, und uns einen neuen Horizont eröffnen, den wir erobern können. Der Quantencomputer, der die Information in Form von Quantenbits verarbeitet – die “Qubits” – deren Wert durch die Überlagerung von 0 und 1 bestimmt wird, bietet absolut außergewöhnliche Kapazitäten und Rechenleistungen. Indem sie die Größenordnung und das Repository völlig ändern, werden die Anwendungen der Quantenphysik einen neuen Weg und neue Mittel bieten, um unsere Welt besser zu verstehen.

Für den Menschen ist es eine echte Revolution …

Wir wissen noch nicht wie sehr. Doch die Quantenphysik, die uns bereits Laser, MRT, Transistoren, GPS, Supraleitung gegeben hat, wird uns in einer Vielzahl von Feldern noch viel weiter bringen. Zum Beispiel in der Medizin, durch die umgehende Nutzung des Genoms und die Früherkennung von Krankheiten. Ein weiteres Beispiel: In wenigen Jahren erreicht das GPS eine noch nie dagewesene Genauigkeit von bis zu 0,3 Millimetern, mit all den Anwendungen, die man sich in Ballistik, Klimatologie, Geologie, Seismographie vorstellen kann, vor allem auch für die Analyse der Eisschmelze und der Kontinentaldrifts. Oder für die Überwachung des Widerstands von großen Strukturen, Wolkenkratzern, Brücken, Straßen usw. Das ultrafeine Auslesen der Variationen der Gravitationsfelder wird eine bessere Darstellung des Unterirdischen ermöglichen, was bei der Erforschung von Rohstoffen natürlich nützlich sein wird, aber auch für die Vorbereitung von Baustellen; oder sogar für die Erforschung von begrabenen menschlichen Überresten, wie die Katakomben oder die große Tempelanlagen… Kurz gesagt, die Quantenphysik verschiebt die Grenzen, insbesondere durch die Berechnung über den Quantencomputer.

Was trieb die Entwicklung an?

Moores Gesetz, das 1965 von Intel-Mitbegründer Gordon Moore formuliert wurde und wonach sich die Anzahl der integrierten Transistoren auf den Silizium-Chips alle 18 Monate verdoppeln wird, gelangt an sein Ende. Doch das Rennen um Rechenleistung und Miniaturisierung entspricht einem vitalen wichtigen Bedürfnis. Alle neuen Anwendungen erfordern noch mehr Leistung. Wissen Sie zum Beispiel, dass ein angeschlossenes Flugzeug fünf Terabyte Daten pro Tag benötigt? Um die für die Verarbeitung dieser Daten erforderlichen Integrationsniveaus zu erreichen, müssen wir die Siliziumchips auf zehn oder sogar fünf Nanometer, also Kanäle mit einer Breite von nur wenigen Atomen, prägen. Auf dieser Ebene, während wir an der Grenze dessen sind, was wir in der klassischen Physik wissen, fangen wir an, die Quanteneffekte zu spüren. Der amerikanische Nobelpreisträger Richard Feynman war der erste, der sich vorstellen konnte, was ein Quantencomputer in diesem neuen Universum sein könnte.

Diese Entdeckung fasziniert Sie …

Hinter wissenschaftlichen Entdeckungen stehen vor allem außergewöhnliche Menschen, und es ist auch das europäische Abenteuer, das mich fasziniert. Zu Beginn des letzten Jahrhunderts waren eine Handvoll junger europäischer Wissenschaftler knapp dreißig, die Deutschen Albert Einstein und Werner Heisenberg, die Österreicher Wolfgang Pauli und Erwin Schrödinger, die Franzosen Louis de Broglie und einige andere, die die Grundlagen der Quantenmechanik für die subatomare Welt gelegt haben. Oft kontraintuitiv machen es ihre Entdeckungen möglich, einen großen Teil der heutigen Welt zu begreifen. Auf ihnen gründen sich die Qubits des Quantencomputers.

Ist die Entwicklung dieser berühmten Qubits kompliziert?

Ja, sehr komplex. Denn um die Quanteneffekte zu bewahren, darf man nicht mit der Außenwelt interagieren. Ansonsten gibt es Dekohärenz. Wie kann das erreicht werden? Die meisten Forscher arbeiten bei Temperaturen sehr nahe an absolut Null (-273,15 °C). Etwa die Teams von Daniel Esteve, Forschungsdirektor am CEA, mit dem wir zusammenarbeiten. Solange es keine Dekohärenz gibt, bewahren die Qubits die ganzen überlagerten Zustände, die dem Quantencomputer eine exponentielle Rechenkapazität verleihen.

Es ist also auf lange Sicht die Ankunft einer magischen Maschine, die mächtige Algorithmen nutzen kann …

Es ist nicht Magie, sondern Wissenschaft! Ich zitiere gerne den Grover-Algorithmus, der, wenn er an Quantencomputer angepasst ist, mit einer unglaublichen Präzision Informationen findet. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, man könnte eines Tages fast augenblicklich eine spezielle Information aus den 40 Zettabytes – das sind 40 Billionen Milliarden – an Daten finden, die von der Menschheit im Jahr 2020 erzeugt werden. Zum Vergleich: Das würde bedeuten, dass man in der Lage wäre, sofort ein bestimmtes Sandkorn inmitten der 40 Zettakörner von Sand auf der Erde zu finden, während dies mit einem herkömmlichen Computer Tausende und Tausende von Stunden dauern würde.

Kann man sich eines Tages einen Quantencomputer in jedem Haus vorstellen?

Nicht schon morgen! Ein kompletter Quantencomputer in zwanzig, dreißig Jahren, vielleicht vorher…? Niemand kann es sagen. Bei Atos hingegen glauben wir, dass mit unserem wissenschaftlichen Komitee, das sich aus dem Besten der Welt zusammensetzt, darunter der französische Physik Nobelpreisträger Serge Haroche oder Alain Aspect, der die Quantenverwicklung herausgebracht hat, die Quantenbeschleuniger in den nächsten zehn Jahren realisieren. Gekoppelt mit konventionellen Supercomputern, werden diese Beschleuniger massiv Quantenalgorithmen vorantreiben, und die Leistung traditioneller Maschinen fördern.

Wo sind wir im weltweiten Vergleich?

Chinesische oder amerikanische Riesen wie IBM, Google und Microsoft investieren sehr große Beträge. Auch die amerikanische Militärforschung (Darpa und NSA). In Europa hat sich die Kommission durch das “Quantum Manifest” dafür entschieden, die Forschung von Anwendungen oder Quantencomputern mit bis zu 1,3 Milliarden Euro zu unterstützen. Soweit es uns betrifft, haben wir uns entschlossen, eines der 16 globalen Forschungszentren von Atos dem Quantencomputer zu widmen. Dieses ist in Clayes-sous-Bois in den Yvelines. Wir haben gerade einen ersten kompletten Quantencomputersimulator entwickelt, auf dem es möglich ist, die neuen Quantensprachen und -algorithmen zu entwickeln und zu testen.

Das ist das, was Sie am 4. Juli in Brüssel angekündigt haben, wo die Vorreiter der Quantentechnologie jedes Jahr im Hotel Métropole seit fast einem Jahrhundert zusammenkamen.

Ja. In der Tat ist es uns gelungen, jetzt die volle Betriebsart eines Quantencomputers mit 40 Qubits zu simulieren, also die Geschwindigkeit 2 hoch 40. Mein Ziel ist es, diese neue Maschine, die Atos Quantum Learning Machine, an öffentliche oder private Forschungszentren, Universitäten, Grandes écoles, etc. zu vermarkten. Sie ist eine Weltneuheit. Die Idee besteht darin, die spezifischen Algorithmen zu entwickeln, die es uns ermöglichen, mit zukünftigen Quantencomputern zu kommunizieren und zu arbeiten, aber auch die ersten Quantenbeschleuniger zu programmieren, die in den kommenden Jahren unsere Supercomputern unterstützen werden. Dafür haben unsere Forscher eine Grundsprache entwickelt, die Atos Quantum Assembly Language (aQasm), die weltweit erste ihrer Art. Dank ihr arbeiten unsere Forscher bereits an den neuen, fortgeschrittenen Sprachen und Quantenalgorithmen, die die Maschinen von morgen beschleunigen werden.

Ist es eine Rache von Frankreich und Europa?

Atos ist der einzige europäische Hersteller von Supercomputern und in den Top drei oder vier weltweit. Wir haben 100.000 Ingenieure, ein Hauptquartier in Paris und eines in München. Wir sind von Grund auf ein europäisches Unternehmen. Ich möchte darauf hinweisen, dass Atos seit der Übernahme des IT-Bereichs von Siemens (SIS) und seinen 30.000 Ingenieuren vor sechs Jahren die wichtigste industrielle Zusammenarbeit zwischen Frankreich und Deutschland seit Airbus ist. Unser Ziel war es, europäischen und anderen Unternehmen die Kompetenzen eines europäischen IT-Marktführers anzubieten, um sie in ihrer digitalen Transformation und beim Schutz ihrer Daten zu begleiten. In der Cybersicherheit, einem Thema von großer Bedeutung, auch für die Souveränität, ist Atos die Nummer eins in Europa und Nummer vier weltweit. Durch 14 operative Cyber-Sicherheits- und Kontrollzentren auf fünf Kontinenten überwachen wir Millionen von Zugangspunkten, Milliarden von Milliarden von Daten, die Infrastrukturen aller Kunden, 24 Stunden am Tag. In diesem Bereich haben wir gerade eine Weltneuheit mit der Implementierung der ersten prädiktiven Cyberspace-Überwachungszentren angekündigt, die durch spezifische künstliche Intelligenzplattformen unterstützt werden, um selbst schwache Signale oder potenzielle Anfänge von Angriffen zu identifizieren.

Werden Quantenmaschinen das Potenzial künstlicher Intelligenz verstärken?

Offensichtlich. Die Entwicklung der künstlichen Intelligenz ist vor allem die Fähigkeit, Milliarden von relevanten Daten über Stunden, Tage, Monate zu verarbeiten und sie um spezifische Algorithmen in der sogenannten Lernphase zu bereichern, um Maschinen oder Roboter im Einsatz in der äußeren Umgebung “intelligent” zu machen. Zu diesem Zweck wird das Rennen um mehr Rechenleistung eine extrem wichtige Herausforderung, mit dem Ziel, diese Lernphase zu verkürzen und Maschinen und Roboter immer zweckmäßiger zu machen.

Die Karten für Cybersecurity werden auch neu gemischt…

Die Sicherheit des Internets, des Bankensystems und allgemein jeder Computerkommunikation basiert auf dem RSA-Algorithmus (benannt nach seinen drei amerikanischen Erfindern Ronald Rivest, Adi Shamir und Leonard Adleman). Dieses Prinzip der asymmetrischen Verschlüsselung beruht auf der sehr großen Schwierigkeit für unsere klassischen Computer, die Verschlüsselungsschlüssel zu finden, die durch die Faktorisierung einer gegebenen Zahl in Primzahlen gebildet werden. Zu den Rechenkapazitäten des Quantencomputings zählt die quasi-sofortige Faktorisierung in Primzahlen, ermöglicht durch den Shor-Algorithmus. So wäre ein Quantencomputer in der Lage, umgehend jeden aktuellen Verschlüsselungsschlüssel zu knacken und das gesamte Internet maximal zu bedrohen. Deshalb arbeitet Atos bereits eng mit europäischen Sicherheitsbehörden an der Umsetzung quantensicherer Algorithmen, die den Angriffen eines Quantencomputers standhalten können. Unser Quantensimulator ist offensichtlich die Maschine, mit der wir ab sofort diese neue Generation der Verschlüsselung entwickeln müssen.

Gibt es in der Quantenwelt mehr oder weniger Angriffe?

Sie fragen mich die ewige Frage von Räubern und Gendarmen, Die Antwort ist doch bekannt… Allerdings gibt es eine anderes Gebiet der Quantenphysik, das erstmals verwendet wird: das der Quantenverwicklung. Stark vereinfacht gesagt, wenn zwei Teilchen oder Photonen in einer bestimmten Weise in Beziehung zueinander gestellt worden sind, dann geht dort, wo sie sich treffen, das eine sofort auf das andere über. Dieses Prinzip der Verwicklung, das bereits getestet wurde, macht es möglich, fast jede Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zu sichern.

Hat dieser neue Ansatz der Materie Ihnen eine neue Definition von Gott gegeben?

Es ist in der Tat meine Beziehung zur Zeit, die sich geändert hat. Wenn du Physik studierst, existiert die Ewigkeit nicht als Konzept. Nichts ist in der Physik ewig. Alles entwickelt sich. Wenn Sie Informationen verarbeiten, arbeiten Sie irgendwie mit der Zeit, Sie verarbeiten die Zeit. Also ja, all dies hat meine Wahrnehmung der Zeit, meine Beziehung zur Zeit, tief verändert.

Ein neues Gleichgewicht zwischen dem Menschen, dessen Gehirn mit Schallgeschwindigkeit arbeitet, und Maschinen, die mit der Lichtgeschwindigkeit arbeiten, nimmt Gestalt an. Sollten wir uns Sorgen machen?

Die Frage ist legitim. Sie entsteht systematisch in der Geschichte der Menschheit, mit jedem großen technologischen Umbruch. Denken Sie an die ersten Zugfahrten. Einige empfahlen den Passagieren, ihre Augen zu schließen, um das Risiko der frühen Blindheit zu vermeiden… Aber angesichts der Größe der Veränderungen, die kommen – die Lebensverlängerung, die Verbesserung des Menschen, superintelligente autonome Roboter und so weiter – kann die Frage nicht einfach weggewischt werden. Bevor man von Kontrolle und Regulierung spricht, muss man eine erste Antwort in der Sensibilisierung, im Verantwortungsbewusstsein, in der breiten Ausbildung suchen. Diese Aufgabe verlangt nach einem langen Atem und muss sofort aufgesetzt werden, um zu vermeiden, dass man sich jetzt Sorgen macht über Missbräuche, die unweigerlich entstehen werden. Es ist eine gesellschaftliche Frage. Ethik und Politik.