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Künstliche Intelligenz

Google präsentiert neuen Quantenalgorithmus „Quantum Echoes“


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Ein Forschungsteam von Google Quantum AI hat einen neuen Quantenalgorithmus entwickelt, der einen verifizierbaren Quantenvorteil gegenüber herkömmlicher Hardware ermöglichen soll. Der Algorithmus trägt den Spitznamen Quantum Echoes und soll auf Googles Quantenchip Willow 13.000-mal schneller laufen als der beste bekannte klassische Algorithmus auf den schnellsten Supercomputern.

Die Ergebnisse präsentiert die Gruppe in einer Publikation im Fachmagazin Nature. Ein zur gleichen Zeit erschienenes Manuskript auf dem Preprint-Server arXiv soll die erfolgreiche Anwendung von Quantum Echoes im Bereich der NMR demonstrieren.

Quantencomputer versprechen bei bestimmten Aufgaben einen enormen Rechenvorteil im Vergleich zu herkömmlichen oder auch Supercomputern. Damit die Quantenrechner aber einen Vorteil liefern, benötigen sie spezielle Quantenalgorithmen, die Quanteneffekte geschickt ausnutzen, um ein Problem effizient zu lösen. Verbreitet ist der Shor-Algorithmus, der das mathematische Problem löst, auf dem ein Großteil der heute etablierten Verschlüsselungsverfahren basiert. Damit könnte es Quantencomputern also eines Tages gelingen, in kürzester Zeit komplexe Verschlüsselung zu knacken.


Google Quantenchip Willow

Google Quantenchip Willow

Vergangenes Jahr präsentierte Google seinen neuesten Quantenchip „Willow“. Mit seinen aktuellen Ergebnissen demonstriert die Forschungsgruppe, dass sie nicht nur Quanten-Hardware, sondern auch Software weiterentwickelt.

(Bild: Google Quantum AI)

Das sogenannte Random Circuit Sampling (RCS) ist ein weiterer Quantenalgorithmus, den Unternehmen wie Google häufig nutzen, um die Leistungsfähigkeit ihrer Quantenchips zu demonstrieren. RCS wurde allerdings speziell dafür konstruiert, die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern zu testen. Somit ist RCS als reiner Benchmark zu verstehen, da der Algorithmus kein Problem löst, das für reale Anwendungen nützlich wäre.

Nicht so Googles neuer Quantenalgorithmus Quantum Echoes. Dieser testet nicht einfach nur die Komplexität, sondern auch die Präzision einer Quantenrechnung. Das Team verkündet, dieser Algorithmus könne bei der Lösung von realen Problemen helfen, die etwa in der Medikamenten- oder Fusionsforschung eine Rolle spielen.

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Quantum Echoes soll außerdem einen verifizierbaren Quantenvorteil liefern. Das bedeutet, dass andere Forschungsgruppen den Algorithmus auf ihren eigenen Quantenrechnern ausführen, das Ergebnis des Willow-Prozessors reproduzieren und so bestätigen können. Eigenen Angaben zufolge hat Google ein unabhängiges Team beauftragt, Schwachstellen in ihrem Algorithmus zu finden, um so die Performance zu bestätigen.

Der technische Name von Quantum Echoes lautet eigentlich „Out-of-order Time Correlator (OTOC) Algorithm“. Vereinfacht gesagt ist Quantum Echoes ein Algorithmus, um die Zeit zurückzudrehen und so die Eigenschaften von Quantencomputern besser zu verstehen, Störungen nachzuverfolgen oder umzukehren.

Dafür führen die Wissenschaftler zuerst eine Reihe von Operationen auf dem Quantenchip aus. Dann stören sie eines der Qubits und diese Störung breitet sich im Quantencomputer aus. Anschließend kehren sie die Operationen um, sie führen also die Operationen aus dem ersten Schritt rückwärts in umgekehrter Reihenfolge durch – wie bei einem Echo, daher der Name des Algorithmus. Zuletzt lesen sie die Informationen aus.

Das Ergebnis verrät den Forschern, wie sich Quanteninformation und klassisches Rauschen im Quantencomputer ausbreiten. Üblicherweise sind diese beiden Effekte schwierig auseinanderzuhalten, weil alle Elemente des Quantencomputers miteinander verknüpft sind und sich verschiedene Effekte überlagern. Ihr Algorithmus verrät den Forschern, wie sich Quanteninformation in komplexen Systemen mit vielen Teilchen ausbreitet.

So können die Forscher Einblicke in mikroskopische Eigenschaften des Quantensystems gewinnen, die ein klassischer Computer nicht berechnen kann. Darin sieht das Team einen möglichen Baustein für künftige Beweise eines echten Quantenvorteils. Der Algorithmus selbst zeigt in der Nature-Publikation jedoch keinen Quantenvorteil und löst kein reales Problem.

Eine tatsächliche Anwendung schlägt das Team in einem begleitenden Manuskript auf arXiv vor. Die Arbeit basiert auf einer Kollaboration mit Forschungsgruppen aus den USA, dem Vereinigten Königreich, Kanada und Australien. Die Anwendung stammt aus dem Bereich der Kernspinresonanz (NMR, für Nuclear Magnetic Resonance). NMR ist die Grundlage für die Magnetresonanztomografie (MRT), sowie viele weitere Präzisionsmessmethoden in der Chemie, Medizin oder Geophysik.

Im betrachteten Beispiel könne Quantum Echoes als „molekulares Lineal“ dienen, um Abstände sehr präzise zu messen und Informationen über chemische Strukturen zu gewinnen. Das Team untersuchte in ihrer Arbeit zwei Moleküle mit 15 beziehungsweise 28 Atomen. Die Berechnungen mit Googles Willow stimmten mit den Vorhersagen der klassischen NMR überein. Quantum Echo liefere jedoch zusätzliche Informationen, die NMR allein nicht liefern könne.

Bessere NMR ist für viele Bereiche relevant, wie die Pharmaforschung oder Materialentwicklung, um die molekulare Struktur in Medikamenten oder Baustoffen besser und schneller zu verstehen. Die Ergebnisse des arXiv-Manuskripts wurden noch nicht von unabhängigen Experten geprüft.

„Diese neue Arbeit präsentiert den Quantencomputer als Tool, um molekulare Strukturen aufzudecken, nicht nur in der NMR, sondern in der Zukunft vielleicht auch in der Quantensensorik“, sagt Michel Devoret während einer Vorab-Präsentation der Ergebnisse. Das Team nutzt den Begriff „Quantum-Scope“, um die Weiterentwicklung von Teleskopen und Mikroskopen anzudeuten.

Devoret gewann kürzlich den Physik-Nobelpreis für die physikalischen Grundlagenexperimente, die heute die Basis für supraleitende Qubits bilden. Dies sind die Bausteine, aus denen Unternehmen wie Google oder auch IBM und das europäische IQM Quantencomputer konstruieren. Devoret ist leitender Wissenschaftler für Quantenhardware bei Google Quantum AI.

Bereits 2019 verkündete ein Forscherteam von Google, mit ihrem damaligen Quantenchip Sycamore einen Quantenvorteil demonstriert zu haben. Der Chip soll ein Problem in wenigen Minuten gelöst haben, für das ein herkömmlicher Supercomputer 10.000 Jahre gebraucht hätte. Kurz darauf wurde dieser Erfolg relativiert, als Forscher einen Weg fanden, die gleiche Rechnung mit einem effizienteren Algorithmus in wenigen Minuten auf einem herkömmlichen Computer zu lösen.

„Dieses Rennen zwischen klassischem und Quantencomputing ist ganz normal. All diese Geschwindigkeits-Vorhersagen sind Momentaufnahmen. Wir haben schon damals erwartet, dass Entwickler klassische Algorithmen beschleunigen“, sagt Hartmut Neven. „Wir erwarten, dass das auch in diesem Fall passieren wird. Aber auch die Quantentechnologie entwickelt sich weiter und die Leistungsfähigkeit von Quantencomputern wird weiter steigen.“

Google zeigt sich optimistisch, innerhalb von fünf Jahren relevante Probleme mithilfe Quantencomputern lösen zu können, die kein klassischer Computer lösen könne. Mit der Entwicklung größerer, fehlerkorrigierter Quantenrechner erwartet das Unternehmen auch, dass mehr reale Anwendungen für Quantencomputer entdeckt werden. Aktuell fokussiere sich das Team darauf, seinen dritten Meilenstein zu erreichen: ein langlebiges, logisches Qubit.


(spa)



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ThinkBook Plus G6: Notebook mit ausrollbarem OLED-Bildschirm im Test


Lenovos ThinkBook Plus G6 Rollable ist ein Hingucker, weil es nur auf den ersten Blick ein normales Notebook ist. Drückt man eine Sondertaste neben F12, so fährt das Notebook seinen Bildschirm motorisiert nach oben aus. Er gewinnt dadurch in etwa nochmal die Hälfte an zusätzlicher Höhe. Das funktioniert dank eines flexiblen OLED-Displays.

Anders als herkömmliche Monitore benötigt es keinen mehrlagigen Schichtaufbau mit starrer Hintergrundbeleuchtung, sondern lässt sich auf flexiblen Folien fertigen. Gerätehersteller benutzen diese technische Besonderheit für Smartphones mit faltbaren Displays, aber auch für Gaming-Bildschirme, die man jederzeit zwischen planer und gekrümmter Oberfläche umbauen kann. Das ThinkBook Plus G6 Rollable hat auch keine nervige Unterbrechung der Bildfläche, die man bei bisherigen Dual-Display-Notebooks zwangsläufig antrifft.

Anders als dort muss man obendrein keine Kompromisse bei den Eingabegeräten hinnehmen. Sie sind in gängiger Position fest im Rumpf verbaut: Tastatur hinten, Touchpad mittig davor. Dies ist bei Notebooks mit ungewöhnlichen oder mehreren Bildschirmen keinesfalls selbstverständlich. Dort sind abnehmbare Bluetooth-Tastaturen gängig oder welche, die ganz nach vorne gezogen sind und die Handballenablage verdrängen.


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heise+ Update vom 05. Dezember 2025: Lesetipps zum Wochenende


Liebe Leserinnen und Leser,

die dunkle Jahreszeit ist für viele von uns keine besonders angenehme Zeit. Oftmals stehen wir im Dunkeln auf und kommen erst im Dunkeln wieder heim. Zum Entspannen flüchten sich dann einige in Streaming und Gaming, andere kultivieren ihren Winterblues.

Aufhellen lässt sich die Stimmung relativ einfach – nämlich mit Licht. Eine passende Beleuchtung hilft, dass weder die Augen noch der Kopf zu schnell ermüden. Das Licht sollte mindestens 500 Lux hell und flimmerfrei sein. Und dann kommt es auf den konkreten Einsatz an: Für Videokonferenzen eignet sich neutralweißes Licht, während Tageslichtlampen mit hochintensivem Kaltweiß stimmungsaufhellend wirken. Ein umfangreicher Ratgeber erklärt alles, was Sie dazu wissen müssen und gibt außerdem ein paar Kaufempfehlungen.


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Arbeitsmarkt für Informatiker: Keine besseren Aussichten


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Die Zahl der arbeitslos gemeldeten IT-Fachkräfte ist im September 2025 gegenüber dem Vorjahr um 25 Prozent gestiegen. 57.665 Informatiker und andere IT-Fachkräfte waren Ende September dieses Jahres arbeitslos gemeldet. Zum Vergleich: vor zehn Jahren sind es mit 27.910 weniger als die Hälfte gewesen. Diese Zahlen stammen von der offiziellen Statistik der Bundesagentur für Arbeit. Ist dieser starke Anstieg ein triftiger Grund dafür, dass sich Beschäftigte Sorgen um ihren Job im IT-Bereich machen müssen?

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Die Bundesagentur für Arbeit (BA) verneint, schließlich sei im Zehn-Jahresvergleich von 2014 bis 2024 die Erwerbstätigkeit der sozialversicherungspflichtig IT-Beschäftigten um 463.000 gestiegen. Das ist ein bemerkenswerter Zuwachs von 70 Prozent. Im gleichen Zeitraum erreichte die sozialversicherungspflichtige Beschäftigung insgesamt dagegen ein mageres Plus von 13 Prozent, steht im Bericht der Bundesagentur für Arbeit unter dem Titel ‚Der Arbeitsmarkt für IKT-Berufe im Kontext der Transformation‘, mit Stand vom Juni 2025. „Dass die Arbeitslosenquote dennoch steigt, zeigt, dass das IT-Fachkräftepotenzial derzeit größter ist als der Markt aufnimmt“, sagt eine BA-Sprecherin auf Nachfrage.

Somit könnte es derzeit schwierig werden für Berufseinsteiger – zumal es immer mehr davon gibt und noch mehr geben wird. Seit 2008 steigen die Studierendenzahlen im Studiengang Informatik kontinuierlich an. Im Studienjahr 2023/24 gab es mit rund 258.000 Studierenden einen Höchststand. Auch deren Arbeitsmarktchancen bewertet die BA-Sprecherin positiv: „Die Arbeitsmarktchancen für Berufseinsteiger in der IT sind prinzipiell gut, der IT-Sektor bietet trotz allen eine sehr große Zahl an Beschäftigungsmöglichkeiten.“

Schwieriger sehe es jedoch für IT-Fachkräfte mit Berufsausbildung aus. Sie sind überproportional von Arbeitslosigkeit betroffen. „Die Daten der Statistik legen nahe, dass sie es schwerer haben am Arbeitsmarkt als Akademiker“, sagt die BA-Sprecherin. 2024 wurden 19.800 neue Ausbildungsverträge in den vier IT-Ausbildungsberufen abgeschlossen. Demgegenüber stehen rund 35.000 Absolventen in den Informatikstudiengängen. Die Arbeitslosenquote in der IT lag zum Jahresende 2024 bei 3,7 Prozent. Insgesamt hat sie 6,0 Prozent betragen.

Trotz des deutlichem Anstiegs der Arbeitslosigkeit verkündete der IT-Branchenverband Bitkom im August einen IT-Fachkräftemangel: In Deutschland fehlen weiterhin mehr als 100.000 IT-Fachkräfte. 109.000 sollen es gewesen sein. Obwohl das deutlich weniger waren als noch vor zwei Jahren mit 149.000, würden die Unternehmen keine wirkliche Abmilderung des Fachkräftemangels sehen, teilte der Verband mit und nennt eine Befragung unter Betrieben als Quelle. Danach erwarten fast 80 Prozent, dass sich der IT-Fachkräftemangel in Zukunft sogar weiter verschärfen wird.



Adél Holdampf-Wendel

Wie passt zusammen, dass einerseits die Arbeitslosigkeit beim IT-Personal stark steigt, andererseits ein hoher Fachkräftemangel herrschen soll? Adél Holdampf-Wendel, Bereichsleiterin Future of Work & Arbeit beim Bitkom ordnet die scheinbar widersprüchliche Situation ein: „Vor dem Hintergrund der schwachen Wirtschaftsentwicklung in Deutschland und geopolitischen Unsicherheiten halten sich Unternehmen mit Neueinstellungen grundsätzlich zurück und bauen teilweise sogar Stellen ab.“ Das sei aber eine konjunkturelle und keine strukturelle Veränderung.

Zugleich ändere sich der Personalbedarf in den IT-Profilen. „Die Nachfrage in klassischen IT-Aufgaben wie Softwareentwicklung oder Anwendungsbetreuung ist nach wie vor hoch. Zunehmend gefragt sind aber auch spezielle Fachkenntnisse in Künstlicher Intelligenz, IT-Sicherheit und Cloud-Diensten.“ Davon gibt es nicht oder noch nicht ausreichend Fachkräfte. Wenn die Qualifikationen von Arbeitssuchenden nicht zu den Anforderungen der Unternehmen passen, kann das zu einem Mismatch am Arbeitsmarkt führen. „Das heißt: Ein Fachkräftemangel kann bei vorhandener und sogar steigender Arbeitslosigkeit bestehen.“ Dieser Mangel herrscht dann in besonders begehrten Profilen. Andere sind weniger gefragt.

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So sinken die Stellenangebote nahezu im Gleichschritt, wie die Arbeitslosigkeit steigt. Laut der Statistik der Arbeitsagentur ging das Angebot offener Stellen für Informatiker und andere IT-Berufe im September 2025 im Vergleich zum Vorjahr um 22,3 Prozent auf knapp 12.000 zurück. Bei der BA wird jedoch nur etwa jede zweite offene Stelle gemeldet, informiert das Institut für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung.

Personaldienstleister, Beratungshäuser und Wirtschaftsinstitute betrachten in ihren Studien ausgeschriebene Stellen von Unternehmen oder führen Befragungen in Betrieben durch, um daraus Schlüsse über Veränderungen bei der Nachfrage nach IT-Personal abzuleiten.

So stellt der Personaldienstleister Hays stellt in seinem Fachkräfte-Index im dritten Quartal 2025 einen Rückgang von 20 Prozentpunkten in der gesamten Nachfrage nach Fachkräften in Deutschland im Vergleich zum Vorquartal fest. Im Bereich IT weist der Index mit einem Minus von sieben Prozentpunkten einen nur geringen Rückgang auf. Mit einem Plus von 34 und 19 Prozentpunkten würden SAP- und Datenbank-Entwickler am stärksten nachgefragt.

In einer Umfrage des Beratungshauses Kienbaum im August dieses Jahres geben knapp 60 Prozent der IT-Unternehmen an, dass es ihnen leichter als im Vorjahr fällt, offene Stellen zu besetzen. Die angespannte Situation am Arbeitsmarkt hat sich somit entspannt. Jedoch kündigen 28 Prozent einen Personalabbau an.

Das Institut der deutschen Wirtschaft IW hat sich die Entwicklung des Stellengebots für IT-Personal im Vergleich der Jahre 2023 mit 2024 genau angeschaut und stellt fest, dass seit die deutsche Wirtschaft ihren Schwung verloren hat: Die gesamtwirtschaftliche Nachfrage nach IT-Personal sind demnach rasant – insbesondere nach hochqualifizierten Experten. Laut IW-Untersuchung sank die Zahl offener Stellen für qualifizierte Arbeitskräfte im genannten Vergleichszeitraum um 4,3 Prozent, die für IT-Tätigkeiten um 26,2 Prozent und damit sechsmal so stark. In absoluten Zahlen gingen die offenen Stellen um 16.500 auf 46.431 zurück. Der Rückgang in den IT-Berufen ist damit überdurchschnittlich groß und ein Effekt sinkender Investitionen in wirtschaftlich unsicheren Zeiten: wenn weniger investiert wird, gibt es weniger Projekte und somit wird weniger Personal gebraucht.

Am stärksten betroffen ist der Stellenrückgang laut IW für IT-Experten, die üblicherweise einen Masterabschluss oder ein Diplom haben. Stellenausschreibungen für sie reduzierten sich zwischen 2023 und 2024 um rund ein Drittel auf nur noch 26.753 Offerten. Besonders drastisch sind Stellenangebote für Experten der Informatik (minus 46,2 Prozent) und der Wirtschaftsinformatik (minus 38,2 Prozent) eingebrochen. „Dass gerade in diesen hochspezialisierten Berufen die offenen Stellen deutlich gesunken sind, dürfte auch daran liegen, dass Unternehmen zurückhaltender in der Umsetzung hochkomplexer IT-Projekte geworden sind, für deren Umsetzung oft Experten benötigt werden“, sagt Studienautor Jurek Tiedemann, Economist für Fachkräftesicherung beim IW.



Jurek Tiedemann

Trotz einer insgesamt rückläufigen Nachfrage nach IT-Fachkräften gab es Branchen, die mehr Stellen ausschrieben als im Vorjahr. So gab es in der ‚Rechts- und Steuerberatung, Wirtschaftsprüfung‘ ein offenes Stellen-Plus von 518 Prozent auf ein Allzeithoch von 1.770 Offerten. „Zuletzt wurde der Fokus dort verstärkt auf die Implementierung neuer digitaler Lösungen gesetzt, um so beispielsweise Teile der Steuerberatung sowie Wirtschaftsprüfung zu digitalisieren – auch mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz KI“, sagt Tiedemann.

Auch im Tiefbau, der Energieversorgung und der Versicherungswirtschaft gab es zuletzt einen erhöhten Stellenbedarf für IT-Fachkräfte. Doch der fiel eher gering aus.

Apropos KI: in welchem Maß könnte Künstliche Intelligenz IT-Personal ersetzen? „Wir gehen davon aus, dass KI die Anforderungen an IT-Beschäftigte verändert und kompetenter Umgang mit KI stärker in den Fokus rückt“, sagt Tiedemann vom IW. So könnten Routineaufgaben von KI übernommen werden und IT-Beschäftigte sich hochspezialisierten Aufgaben widmen. „Daher wird Erfahrung und Spezialisierung immer wichtiger, um eine passende Stelle in einer IT-Tätigkeit zu finden.“

Kienbaum wollte in seiner Umfrage von den Unternehmen wissen, ob sie als Mittel gegen steigende Lohnkosten in Künstliche Intelligenz investieren, um Effizienzen zu steigern. Fast die Hälfte hat das bejaht. Laut Bitkom kostet KI Arbeitsplätze, schafft allerdings auch neue. Welche Auswirkungen KI unter dem Strich auf den IT-Arbeitsmarkt haben wird, lasse sich noch nicht sagen.

Was alle Gesprächspartner unisono sagen: Wenn die Wirtschaft wieder anzieht, kommt auch der IT-Arbeitsmarkt wieder in Schwung.

Für 2026 erwarten die Bundesregierung und Wirtschaftsinstitute ein verhaltenes, aber positives Wirtschaftswachstum um die 1,3 Prozent. Weltweit geht der Internationale Währungsfonds von 3,1 Prozent aus. Daher wird es mit dem Schwung in Deutschland höchstwahrscheinlich im nächsten Jahr noch nichts.


(mho)



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