Häfen: Quantencomputer erlaubt Just-in-time-Navigation

Mit konkreten Einsatzmöglichkeiten für Quantencomputing in der maritimen Wirtschaft beschäftigte sich das Maritime Cluster Norddeutschland (MCN) Anfang März anlässlich eines Maritimen Business Frühstücks im Berliner Bogen in Hamburg. Sebastian Rubbert, Theoretischer Physiker und Datenwissenschaftler beim Fraunhofer CML in Hamburg, und Wolfgang Mergenthaler, Managing Director bei FCE Frankfurt Consulting Engineers in Frankfurt am Main, hielten laut einer Pressemitteilung vom 4. März, Vorträge.

Ein Beispiel aus der Schifffahrt sollte zeigen, wie schnell der Rechenaufwand so umfangreich werden kann, dass klassische Rechner diese Aufgabe nicht mehr lösen können:

„Bei der flottenweisen Routenplanung steigt die Menge der möglichen Routen stark mit der Anzahl der Häfen: Bereits bei 60 Häfen sind es mehr Möglichkeiten als Teilchen im Universum“, erläuterte Sebastian Rubbert.

Das sei für herkömmliche Computer nicht möglich zu rechnen.

Mithilfe von Quantencomputing kann Rubbert zufolge in solchen Fällen aber nicht nur überhaupt und schneller gerechnet werden, sondern es werden auch bessere Ergebnisse erzielt. Denn während klassische Rechner mit Bits nur entweder 0 oder 1 rechnen können, erlaubt es der Quantencomputer, beliebige Wahrscheinlichkeiten für beide Zustände annehmen.

„Ein klassischer Rechner benötigt bei einer unstrukturierten Suche eine Million Schritte, um eine Million Möglichkeiten durchzurechnen, der Quantencomputer mithilfe des Grover-Algorithmus hingegen nur wenige tausend“, so Rubbert.

Die Grundlagenforschung zu gängigen Technologien sei mehr oder weniger abgeschlossen, so der Physiker, man sei auf dem Weg zur technischen Reife.  

Wartezeiten verringern helfen

Ein Beispiel ist die Just-in-time-Navigation, die als Anwendungsfall von Wolfgang Mergenthaler vorgestellt wurde. Gerade Tanker und Massengutschiffe hätten oft lange Wartezeiten in den Häfen, wenn dort nach ihrer Ankunft (noch) kein Liegeplatz frei ist, so Mergenthaler. Wüsste der Kapitän dies vorher, könnte er – vertragliche Fragestellungen einmal außen vor gelassen – beispielsweise langsamer fahren und dadurch Treibstoff sparen. Um den hierfür erforderlichen Datenaustausch zu verbessern, hat die internationale Seeschifffahrtsorganisation IMO (International Maritime Organization) daher 2020 mit dem „Just in Time Arrival Guide“ einen Leitfaden vorgelegt.