Von theoretischen Vorschlägen zur kommerziellen Realität: die Zunahme von Innovationen und Patentanmeldungen im Quantencomputing

Die Möglichkeit des Quantencomputings wurde erstmals in den frühen 1980er Jahren ernsthaft vorgeschlagen und wird weithin als enormes Potenzial angesehen, um die Komplexität von Computerproblemen, die innerhalb eines nützlichen Zeitrahmens gelöst werden können, entscheidend zu verbessern. Etwa vierzig Jahre nach diesen ersten theoretischen Vorschlägen hat das Europäische Patentamt (EPA) vor Kurzem eine Studie veröffentlicht, die sich mit der Entwicklung der Patentanmeldungen im Bereich des Quantencomputings befasst. Diese Forschung zeigt einen jüngsten Innovationsboom, der darauf hindeutet, dass das Zeitalter der Quantenvorherrschaft bald kommen könnte.

Ein Quantencomputer besteht aus einer Anzahl von Quanteninformationseinheiten mit zwei Zuständen, die als Qubit bezeichnet werden. Im Gegensatz zu Bits, die in klassischen Computern verwendet werden (die zu jedem Zeitpunkt nur in einem von zwei Zuständen existieren können), kann ein Qubit in einer Überlagerung seiner beiden Zustände gleichzeitig existieren. Daher haben Quantencomputer das Potenzial, komplexe mehrdimensionale Räume abzubilden, die selbst für die größten klassischen Supercomputer unerreichbar sind. Die potenziellen Anwendungen von Quantencomputern könnten bedeutende Fortschritte in einer Vielzahl von Bereichen wie der Computerchemie, der Cybersicherheit, der Finanzmodellierung, der Logistikoptimierung, der Arzneimittelentdeckung und der Wettervorhersage bringen.

Ein nützlicher Indikator für das Tempo und den Umfang der Innovation ist die Statistik der Patentanmeldungen. Der vom EPA erstellte Bericht stellt fest, dass die Zahl der Patentanmeldungen, die sich auf das Quantencomputing beziehen, weit über dem Durchschnitt aller Technologiebereiche liegt. Der Anstieg ist in den letzten 5 Jahren besonders ausgeprägt, wobei sich die Zahl der veröffentlichten Patentfamilien pro Jahr zwischen 2017 und 2021 mehr als verdoppelt hat. Dieser Boom bei den Patentanmeldungen spiegelt unsere eigene Erfahrung wider, dass in den letzten Jahren immer mehr Start-ups aus dem Bereich der Quantentechnologie IP-Beratung und Patentschutz in Anspruch nehmen.

Der Bericht des EPA konzentriert sich insbesondere auf drei Teilbranchen des Quantencomputings: physikalische Realisierungen des Quantencomputings, Quantenfehlerkorrektur und Quantencomputing und künstliche Intelligenz (KI). Jede dieser Teilbranchen ist in den letzten Jahren gewachsen und macht nun jeweils zwischen 15 % und 25 % aller Quantencomputer-Patentveröffentlichungen in den jüngsten Daten aus. Die am schnellsten wachsende Teilbranche ist Quantencomputer und KI, was die erwarteten Fähigkeiten von Quantencomputern widerspiegelt, die Ausführungszeiten für KI-Algorithmen exponentiell zu beschleunigen. Die internationalen Patentveröffentlichungen pro Jahr in der Teilbranche Quantencomputing und KI haben sich zwischen 2014 und 2020 mehr als verzehnfacht und liegen damit weit über dem durchschnittlichen Anstieg in allen Fachgebieten.

Die Liste der prominentesten Antragsteller wird angeführt von einigen der größten Computerunternehmen der Welt, darunter IBM, Toshiba, Intel und Microsoft. Aber auch Quantenspezialisten wie D-Wave Systems, Rigetti & Company, Zapata Computing und IonQ stehen auf den Listen der Top-Anmelder, ebenso wie eine Reihe von Spitzenuniversitäten.

Die Zahl der Patentanmeldungen, die sich auf Quantencomputertechnologien beziehen, ist im Vergleich zu denjenigen, die sich auf traditionellere Computertechnologien beziehen, gering. Der jüngste starke Anstieg der Anmeldungen im Bereich des Quantencomputings ist jedoch ein deutliches Zeichen für das Innovationstempo in diesem Bereich sowie für den erwarteten kommerziellen Wert, der die Investitionen in Forschung und Entwicklung untermauert. Dieser Anstieg ist vielleicht umso bemerkenswerter, wenn man bedenkt, dass nur wenige, wenn überhaupt, Unternehmen bisher nennenswerte Einnahmen oder Gewinne mit Quantencomputing erzielt haben.

In den letzten Jahren wurden Ergebnisse veröffentlicht, die darauf hindeuten, dass moderne Quantencomputer zumindest für einige Aufgaben eine Leistung erbringen, die an die modernsten klassischen Computer heranreicht oder diese sogar übertrifft. Mehrere Organisationen haben außerdem Roadmaps veröffentlicht, in denen prognostiziert wird, dass die nächste Generation von Quantencomputern ein Vielfaches der Anzahl von Qubits der heutigen fortschrittlichsten Maschinen enthalten wird. Das Zeitalter der kommerziell nutzbaren Quantencomputer könnte also angebrochen sein, und es ist schwer vorstellbar, dass sich das Tempo der Innovation und des Patentschutzes in diesem Bereich in absehbarer Zeit verlangsamen wird.

Dieser Artikel wurde von HGF Patentdirektor Dr. Nick King verfasst.