Das Potenzial von Quanten Computing im SCM

Physics meets Computing, gemeinsam für ein starkes Supply Chain Management (SCM). Wie Quanten Computer die Lieferkette revolutionieren könnten.

Lieferketten sind komplex - und fragil. Das haben nicht zuletzt die Folgen der COVID-19-Pandemie gezeigt. Branchenübergreifend kam es über einen längeren Zeitraum zu Engpässen und lagen Wartezeiten. So beispielsweise im Handwerk.

Unternehmen können unterschiedliche Strategien wählen, um besser für externe Einflüsse gewappnet zu sein. So beispielsweise ein Just-in-Case statt eines Just-in-Time-Ansatzes. Es mag jedoch eine weitere Möglichkeit geben, Supply-Chain-Management-Prozesse zu optimieren. Das Quanten Computing.

Inhaltsverzeichnis

• Was ist Quanten Computing?
• Vorteile von Quanten Computern
• Forschungsstand & Einschränkungen
• Quanten Computing im SCM

Was ist Quanten Computing?

Quanten Computer machen sich Phänomene der Quantenmechanik zu Nutze. Wer im Physikunterricht aufgepasst hat oder über ein entsprechendes Allgemeinwissen in diesem Bereich verfügt, wird mit dem Welle-Teilchen-Dualismus vertraut sein.

Kurzer Einstieg in die Quantenmechanik

Auf kleinen Skalen können physikalische Objekte demnach Eigenschaften sowohl von Teilchen als auch von Wellen zugewiesen werden. Das ist beispielsweise bei Elektronen oder auch bei Photonen (Lichtquanten) der Fall.

Phänomene wie die Quantenüberlagerung (wenn zwei Zustände gleichzeitig vorherrschen) oder auch die Quantenverschränkung (einzelne Teilchen/Teilsysteme lassen sich nicht mehr als solche betrachten, sondern nur noch das Gesamtsystem) lassen sich in diesem Zusammenhang beobachten.

Vorteile von Quanten Computern

Quanten Computer machen sich diese Phänomene zu Nutze. Über dedizierte Hardware lassen sich die Zustände vorbereiten oder manipulieren. Mit der klassischen Physik auf Makro-Ebene lässt sich dieses Verhalten auf Quantenebene nicht erklären. Doch es lässt sich im Quanten Computing ausnutzen. Konkret bedeutet das, dass Berechnungen hier parallel laufen können.

Das wiederum führt dazu, dass auf komplexe Probleme schneller eine Antwort gefunden werden kann, bei denen herkömmliche Computer in puncto Rechenleistung an ihre Grenzen kommen. So ist Quanten Computern großes Potenzial zuzusprechen.

Potenzielle Einsatzbereiche

Sowohl im Supply Chain Management, welchem wir uns an späterer Stelle näher annehmen, als auch in vielen, anderen Bereichen, für die die Rechenleistung herkömmlicher Rechner nicht genügt. Insbesondere in Zeiten von Big Data & Co. sind Ansätze, die die gleichzeitige Verarbeitung großer Datenmengen ermöglichen, gern gesehen. Auch haben sie in Medizin und Forschung großes Potenzial, da sie Moleküle gut nachbilden können.

Siehe auch: ERP-Software für Health-Care.

Forschungsstand und Einschränkungen

Doch in der Praxis steckt das Quanten Computing noch in den Kinderschuhen bzw. bringt auch Einschränkungen mit sich. So können mittels Quanten Computern durchgeführte Berechnungen tatsächlich unpräziser sein. Warum das der Fall ist, müssen wir einen etwas genaueren Blick auf Quenten Computer werfen.

Was sind Qubits?

Diese nutzen anstelle von den bekannten Binär-Bits herkömmlicher Rechner sogenannte Quantenbits, auch Qubits oder Qbits genannt. Hierbei handelt es sich um ein quantenmechanisches System mit zwei Zuständen. Binär-Bits können sich grundsätzlich gesprochen in einem Zustand von 0 oder 1 befinden. Qbits können sich hingegen in einer kohärenten Überlagerung beider Zustände befinden.

Quantenrauschen

Beim Quantenrauschen handelt es sich, einfach ausgedrückt, um die zufällige Änderung des Quantenzustands der Qubits. Da dies zu falschen Rechenergebnissen führen kann, werden die physikalischen Qbits zu sogenannten logischen Qbits zusammengeschlossen.

Für ein einziges logisches Qubit benötigt es jedoch etlicher physikalischer Qubits. So bedarf es in Summe einer großen Anzahl von Qubits, um die Rechner verlässlich kommerziell zu nutzen. An diese Dimensionen kommen aktuelle Quanten Computer zumeist noch nicht ganz ran.

Große Fortschritte

Forscher erzielen jedoch immer wieder neue Erfolge im Bereich des Quanten Computings, sodass ihm nach wie vor großes Potenzial zuzusprechen ist, und Fehler auf Quanten-Ebene lassen sich immer besser korrigieren.

Alleine in den vergangenen Jahren konnten große Fortschritte erzielt werden. Binnen weniger Jahre gelang der Sprung vom zweistelligen zum mittleren dreistelligen Bereich (vgl. Jonathan Wright, ibm.com 17.03.2023). Schreitet die Entwicklung weiter so schnell voran, könnten schon bald bahnbrechende Veränderungen mithilfe von Quanten Computern erzielt werden.

Quanten Computing im Supply Chain Management

Das Potenzial von Quanten Computing im Supply Chain Management liegt dabei vor allem in der Anpassung und Optimierung von Prozessen in Echtzeit. Eine Optimierung von Lieferkettenprozessen in Echtzeit lässt sich auch mit leistungsstarken Supercomputern aktuell aufgrund der Komplexität der Angelegenheit und der benötigten Rechenleistung nicht realisieren.

Dynamische Routenplanung und -Optimierung

Supply Chain Prozesse sind sehr anfällig auf externe Einflüsse. Und davon gibt es viele. Je nachdem, wie ausgeliefert wird, kann es zu Staus, Umwelteinflüssen oder vielen weiteren Faktoren kommen, die sich vor Antritt einer Fahrt nicht vorhersagen lassen. Die Erwartungen der Kunden; sowohl im B2B-Geschäft als auch die der Endkunden; sind jedoch hoch.

Ziel einer dynamischen Routenoptimierung ist es, auf auftretende Ereignisse, die den weiteren Ablauf von Logistik- und SC-Prozessen beeinflussen können, in Echtzeit zu reagieren und Routen zu anzupassen, dass ihr Einfluss minimiert oder gar ganz vermieden werden kann.

Blick in die Zukunft

In Anbetracht des wirtschaftlichen Interesses und der Geschwindigkeit, mit der die Forschung voranschreitet, könnten Quanten Computer schon bald leistungsstark genug und können Fehler ausreichend korrigieren, um in Logistik und Supply Chain Management praktische Anwendung zu finden und Prozesse und Strategien bahnbrechend zu verändern.