Startup Quantum Elements hat mit ihrer Constellation-Plattform ein bahnbrechendes Werkzeug für die Entwicklung von Quantencomputing-Anwendungen vorgestellt, das Künstliche Intelligenz (KI) und digitale Zwillinge kombiniert, um den Weg zu fehlerkorrigierten, kommerziell nutzbaren Quantencomputern zu beschleunigen. Das Unternehmen, das aus dem Schatten trat und von QNDL Participations sowie der USC Viterbi School of Engineering unterstützt wird, adressiert ein zentrales Hindernis in der Quantenbranche: die mangelnde Möglichkeit, Quantensysteme effizient zu simulieren. Da Quantenhardware knapp, teuer und ständig in Entwicklung ist – mit unterschiedlichen Moden wie Supraleiter, Ionenfallen, Photonen und Silizium-Spin – fehlt es bislang an einer skalierbaren, virtualisierten Testumgebung. Quantum Elements löst dies mit einem „advanced noisy-qubit simulator“, der digitale Zwillinge von Quantenhardware erzeugt, die alle physikalischen Eigenschaften wie Rauschmodelle, Dekohärenz und Quellen von Fehlern exakt nachbilden. So können Entwickler Algorithmen und Anwendungen in einer virtuellen Umgebung testen, ohne physische Prototypen bauen zu müssen. Die Plattform ermöglicht eine 20-fach höhere Produktivität und eine 100-fach schnellere Entwicklung, wodurch Testzeiten von Monaten auf Minuten reduziert werden. Ein zentrales Beispiel ist die Optimierung von Shor’s Algorithmus, der zur Faktorisierung großer Zahlen dient. Eine klassische Untersuchung der Interferenz zwischen Qubits – sogenannte „Cross Talk“-Effekte – erforderte bislang mehrere Monate und Kosten von über 100.000 Dollar, da physikalische Bauteile hergestellt, gekühlt und mehrfach getestet werden mussten. Mit Constellation konnte Quantum Elements die Genauigkeit von Shor’s Algorithmus auf 99 Prozent bringen – eine Weltrekordleistung – innerhalb weniger Minuten. Die Plattform erlaubt es Nutzern, beliebige Qubit-Architekturen auszuwählen, Verbindungen zu definieren, Rauschmodelle einzustellen und sogar die Interaktion zwischen Qubits präzise zu steuern. Dies ist entscheidend, da sich jedes Quantensystem – je nach Modus – anders verhält: Was bei einem Supraleiter funktioniert, ist bei einem Ionenfallen-System nicht übertragbar. KI-Agenten und natürliche Sprache ermöglichen zudem die automatisierte Codeerzeugung und Optimierung, wodurch Entwickler sich auf die Anwendung konzentrieren können, statt sich mit Hardware-Details herumzuschlagen. Die Vision von CEO Izhar Medalsy ist klar: „Digitale Zwillinge sind für Quantencomputing das, was Simulatoren für Flugzeuge oder Chips sind.“ Ohne sie ist die Entwicklung zu langsam und zu teuer. Mit Partnern wie IBM, AWS, Nvidia, Rigetti und den Universitäten USC und UCLA hat Quantum Elements nicht nur technologische, sondern auch strategische Vorteile. Die Kombination aus KI und digitalen Zwillingen wird als entscheidender Treiber für die Quantenrevolution angesehen – ähnlich wie Simulatoren die Entwicklung von Flugzeugen oder selbstfahrenden Autos ermöglichten. „KI ist das fehlende Bindeglied für Quantencomputing“, sagt Medalsy. Die Plattform könnte die Branche von einer experimentellen zu einer industriellen Phase führen, indem sie die Entwicklung von Quantensoftware und -hardware massiv beschleunigt und kosteneffizienter macht.