Eine Leidenschaft für die Quantenphysik

Warum ist es nicht möglich, durch eine Wand zu gehen, wenn unser Körper aus Atomen besteht, und Atome größtenteils aus leerem Raum bestehen? Wie kann ein Teilchen gleichzeitig die Eigenschaften einer Welle aufweisen? Und wie entsteht das Konzept der Temperatur aus der Bewegung von Atomen und subatomaren Teilchen?

Die Antwort auf diese Fragen liegt auf der fundamentalsten Ebene, die die Wissenschaft kennt: der Quantenebene. Diese Rätsel waren es, die Sam Genway dazu bewegten, Naturwissenschaften an der Universität Cambridge zu studieren.

Seine akademische Forschungslaufbahn in der Quantentheorie begann mit einer Promotion in Quantenphysik am Imperial College London und setzte sich als Postdoc an der University of Nottingham fort. Als Vorreiter im Bereich der Anwendungen neuer Technologien schreibt er heute Artikel und spricht auf Konferenzen über die bahnbrechenden Möglichkeiten dieser neuen Technologien.

“Die Quantenphysik habe ich schon immer für das faszinierendste Gebiet gehalten, denn sie beschreibt die Welt um uns herum auf brillante Weise, ist aber gleichzeitig äußerst kontraintuitiv”, sagt er. “Selbst heute noch fasziniert mich, wie sehr unsere alltägliche Erfahrung im Widerspruch zur Realität der Quantenphysik steht.”

Es gibt zahlreiche philosophische Diskussionen darüber, wie die Quantenphysik unsere Wahrnehmung der Welt in Frage stellt, aber die Theorie hat sich immer wieder als korrekt erwiesen, erklärt Sam. “Wir befinden uns nun in der Phase, in der wir die potenziellen Anwendungen der Quantenphysik im Zusammenhang mit der Datenverarbeitung erforschen, und ich konzentriere mich bei Capgemini darauf, wie unsere Kunden von dieser Technologie profitieren können.”

Vom Geheimnisvollen zum Nützlichen

Sam stieß im Jahr 2020 durch die Übernahme von Altran zu Capgemini und kann auf eine zehnjährige Erfahrung in Forschung und Entwicklung mit Schwerpunkt auf den Biowissenschaften und künstlicher Intelligenz (KI) zurückblicken. Er ist der Meinung, dass diese beiden Bereiche auch weiterhin vielversprechende Anwendungsfelder für das Quantencomputing darstellen.

“Kurz gesagt geht es beim Quantencomputing darum, Quantensysteme zu nutzen, um eine neue Art von Computern zu schaffen, die Operationen durchführen können, die nur aufgrund dieser Quantensysteme möglich sind”, erklärt Sam. “Das mag exotisch klingen, aber es gibt tatsächlich viele potenzielle Anwendungen, die sich hervorragend für Quantencomputing eignen, da sie von Natur aus quantenbasiert sind.”

Ein Beispiel ist die Entdeckung von Medikamenten. “Die Wechselwirkung von Molekülen mit biologischen Einheiten im Körper ist im Wesentlichen quantenmechanisch und in einigen Fällen sehr schwer mit herkömmlichen Computern zu modellieren”, sagt Sam. “Mit Quantencomputern werden wir jedoch in der Lage sein, das zugrunde liegende Quantenverhalten mit bisher unerreichter Genauigkeit zu simulieren.”

Im Bereich der Materialwissenschaft könnten die Anwendungsmöglichkeiten sogar noch größer sein, beispielsweise bei der Verbesserung der Effizienz der Kohlenstoffabscheidungstechnologie und der Optimierung von Photovoltaik und Batterien. “Diese Bereiche erfordern ein Verständnis dessen, was auf der Quantenebene geschieht – und das Quantencomputing kann dies ermöglichen”, erklärt Sam.

Quantencomputer

Sams Aufgabe bei Capgemini besteht darin, die potenziellen Anwendungen der Quantentechnologie mit den Anforderungen der Kunden abzustimmen. “Zu diesem Zweck verbringe ich einen Großteil meiner Zeit mit Kunden und unseren internen Forschungsteams, um herauszufinden, in welche Bereiche wir investieren sollten und wie wir die Technologie auf den Markt bringen können”, erklärt er.

Während die kommerzielle Anwendung von Quantencomputern erst möglich wird, wenn die Hardware entwickelt ist, geht es in Sam’s Gesprächen mit Kunden eher um die langfristige Perspektive. “Einige der Unternehmen, mit denen ich spreche, sind bereit, sich auf diese Reise einzulassen und in Kooperationen und Forschung zu investieren, weil sie glauben, dass dies in der Zukunft von Bedeutung sein wird, selbst wenn die derzeitige Größe von Quantencomputern noch nicht für kommerzielle Anwendungen ausreicht.”

Für Sam geht es darum, Unternehmen dabei zu helfen, “Quantenbereitschaft” zu erreichen, und ein wichtiger Teil davon ist der Aufbau der internen Fähigkeiten, die notwendig sind, um die Technologie zu nutzen, wenn sie ausgereift ist. “Wir diskutieren auch, wie die Quantentechnologie mit allen anderen Aktivitäten des Unternehmens in Einklang gebracht werden kann. Wie müssen sich die Prozesse an den Rändern der Quantenanwendung entwickeln? Möglicherweise entstehen neue Engpässe. Es geht also um die Menschen, die Technologie und die umfassende Integration.”

“Kunden sind besonders begeistert, wenn sie erkennen, dass sie durch die Zusammenarbeit mit der breiteren Quanten-Community die Entwicklung der Technologie in ihrem Sektor mitgestalten können.”

Die Zusammenarbeit im Bereich der Quantentechnologie

Obwohl sich Sam heute weniger auf die akademische Seite der Quantenforschung konzentriert, ist sein Enthusiasmus für das Thema im Laufe der Zeit nur gewachsen. Die Größe von Capgemini hat den Umfang seiner Forschung und die Möglichkeiten zur Zusammenarbeit erweitert.

“Unser Quantum Lab erstreckt sich über verschiedene Geschäftsbereiche und -einheiten, weil das Thema so breit gefächert ist”, erklärt er. “Ich arbeite beispielsweise mit Kollegen von Capgemini Engineering, Capgemini Invent, Insights and Data und vielen anderen zusammen. Die Vielfalt, die diese Menschen mitbringen, sowohl in Bezug auf ihre Berufe als auch auf ihre geografische Herkunft, macht diesen Bereich unglaublich fruchtbar und interessant.

“Ich liebe es, die neuesten Forschungsergebnisse und Ideen auszutauschen. Es ist ein so lebendiges und aufregendes Gebiet voller Innovation und Kreativität, und ich füge meiner Leseliste zum Thema Quantenphysik ständig neue Einträge hinzu – schneller, als ich sie lesen kann. Die Quantentechnologie wird sicherlich noch weitere Rätsel und wissenschaftliche Geheimnisse aufwerfen, aber für diejenigen, die neugierig sind und einen kooperativen Ansatz verfolgen, bleibt sie vielversprechend und spannend.”