SoSe24 AK Quantum Hype

Vorstellung des AKs

Verantwortliche*r: Philipp, Stefan, Freddy

Einleitung und Ziel des AK
Hallo zusammen, wir beschäftigen uns in Köln im Rahmen unseres Seminars "Physik und Ethik" schon seit einiger Zeit mit Quanten Technologien und dem bestehenden Hype. Wir wollen in diesem Arbeitskreis eine kleine thematische Einleitung in Quanten Technologien und zum Hype geben. Im nächsten Schritt stellen wir dann unser Konzept, um den Hype einzuordnen, vor (Das sogenannte "Quantum Hype Network") und wollen gemeinsam mit euch darüber diskutieren und in einer Arbeitsphase probieren einzelne Knoten oder Verbindungen des Netzwerks zu erarbeiten. Wir hoffen auf rege Mitarbeit, Diskussion und neue Perspektiven! Zudem würden es uns freuen wenn wir hierdurch einige Menschen motivieren auch in der Zukunft am Thema zu arbeiten bzw. allgemeiner: für kritische Physik zu begeistern.

Handelt es sich um einen Folge-AK?
Nein

Wer ist die Zielgruppe?
Alle

Wie läuft der AK ab?
Thematischer Input, Hype-Austausch/Busting, Vorstellung Netzwerk, Arbeitsphase Netzwerk

Voraussetzungen (materielle und immaterielle)
Für die Arbeitsphase ist es gut ein Laptop/Tablet zu haben, oder atleast zu zweit ein Gerät

Materialien und weitere Informationen
Literatur Liste kütt

Arbeitskreis: AK Quantum Hype

Protokoll vom tt.mm.jjjj

Beginn

HH:MM Uhr

Ende

HH:MM Uhr

Redeleitung

Philip (Uni Köln)

Protokoll

Yudong Sun (LMU München)

Anwesende Fachschaften

Universität Bielefeld,

Universität Bremen

Universität Hamburg,

Ludwig-Maximilians-Universität München

Eberhard Karls Universität Tübingen,

== Protokoll == Kein Uni = Wurde von Redeleitung gesagt

Vortrag:

• Geschichte
• Übersicht der unterschiedliche Bereichen:
  • Quantencomputing (Qubits, usw.)
  • Quantensimulation
  • Quantum Sensing
  • Quantum Communication

Wir sind gerade in der NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum) Zeit.

Quantenmechanik wurde lange nicht ernst genommen, weil es nicht zu unsere Erwartungen passt. “Shut up and calculate” funktioniert nicht mehr.

Was würde in eure Unis geforscht

Frankfurt:

• Letztes Semester, Interpretation der Quantenmechanik (Copenhagen Interpretation usw.) Interesse aufwecken
• Seminar: Wissenschaftshistoriker, QM ein gebiet für philosophische Fragen

Osnabruck:

• Experimentell:
  • Spintronic, Information von einzel Teilchen zu kodieren. Kohlenstoff Käfigen,
• Theo:
  • AG Ultradünne Schichten
  • Teilchentransport basierend auf QT
  • Entropie und Zeitentwicklung

Wien:

• Großgeschrieben, neue QO Labor von Anton Zeillinger

Köln:

• Majorana Fermionen

Hamburg:

• Prof von Wien, Quantenkommunikation, baut Quantencomputer, Theoriegruppe Many-body quantum systems

Ulm:

• Viele Experimentelle Quantenoptik
• Quantum Information, Quantum Error Correction
• DLR, Institut für Quantentechnologie
  • Anwendugen: continuous QC, Quantenkryptogrpahie, Quantum ML

Platforms

• Google und IBM: Aktuell am stärkesten
• NV Centers, Topological > TU Delft

Majorana Incident

TU Delft/Leo Kouwenhoven: Aussage über Majorana Fermionen, man kann die als Qubits verwenden (topologisch)

• Deutlich weniger Fehler
• Skalierbar Majorana Paper war sehr einflussreich
• EU Quantum Flagship
• Hat viel Forderung bekommen

FZ Jülich Prof? Wer?, hat Majorana Paper gebustet wegen Cherry Picking, und nicht reproduzierbar:

• In der Tat nicht skalierbar

Chef der QC in FZ Jülich und Europa (wer?) hat das Chance gesehen, hat EU Quantum Flagship übernommen. Geld fließt dann in Deutschland

Investitionen und Versprechungen

• Michio Kaku hat viele populistische Wissenschaft gemacht. Er hat dann gesagt, dass Quantencomputing das Menschen retten würde. Viele Bullshit war drin, wurde auch fact-checked
  • Machio Kaku verwechselt Konzepten
  • Ergebnissen sind Projektionen, also man bekommt nicht echte Parallelität
• Shor Algorithmus kann Kryptographie knacken
• Paper 2024/555 Quantum Algorithms for Lattice Problems
  • Paar Tagen später wurde bug entdeckt
  • Post-Quantum Cryptography = Kryptographie Algorithmen die ein QC nicht knacken kann
  • Düsseldorf: Informationen wird von Computer zu Computer geschickt, also Pakete können zwischen gespeichert werden
• Viel Quantum Hype im Internet
• China: 15 Mil.
• Aussage: Dont believe the Hype!

Was Stimmt?

• Shor Algorithmus kann RSA knacken
• Travelling Salesman unklar (allgemein Optimierungsprobleme)
  • Kein Beweis, dass QC viel besser ist
• Quantum AI sehr sehr unklar
• Quantumsimulation von Hamiltonian
  • z.B. Hubbard Modelle
  • Zukunft: Quantum Chemistry basiert darauf
  • Zukunft: Quantum Medicine: ganze Proteine simulieren
  • Wir sind gerade nur bei sehr kleine Sachen
  • Düsseldorf: Gute Entwicklungen in der letzen Zeit, Alpha Fold 3 (Google) kann liganden Verbindung simulieren, insb. Elektronwechselwirkung (Klassisches KI, LLM und nicht QC)
• By-Products: Forschung in QC hat zu Verbesserungen in klassische Technologien
• QC kann für KI interessant sein, und auch andersrum

Exkurs: Complexity Theory

Bayreuth:

• NP: exponentielle Lösungsraum, aber Polynomiell überprüfbar
• NP Complete: Alle auf einander reduzieren lässt, Das lösen von ein Problem, löst alles

Es ist noch nicht klar, wie groß das Problem space ist. Wenn NP = BQP, dann können keine neuen Problem gelöst werden

Wien: Is there anything Physical beyond the problem space? * RL: Ja, * Physikalische Problem mit Informatik: wie kann man Zufallszahlen auf unsere Lösungen kommen? * Hardcore Ausbildung wäre nötig. * Wie kann man die Chips skalierbar machen? Error Correction (geschickte Messprozess) oder Topologisch * Wie krige ich die niedrigen Temperaturen? * QM1 richtig verstehen ist Quantencomputing * Frankfurt: Was heißt QM1 richtig verstehen? * RL: Was ist eine Wellenfunktion? * RL: Hast du schonmal eine komplexe Zahl gemessen? * RL: Was ist davon eine Mathe Trick und was ist Physik, weil alle so miteinander verbunden ist, und alles sind Rezeptmäßig

Quantum Communication Infrastructure (Anton Zeillinger)

• ESA: Zu teuer > China hat unterstützt, Satalliten ins Weltall zu verschicken, hats funktioniert, jetzt wieder in der EU
  • Nur Quantum Encryption kann Daten sicher halten
  • Man muss Politiker überzeugen -> Geopolische Konflikt
• Bochum hat Post-Quantum Computer Kryptographie entwickelt
• Es gibt schon gute Argumente, warum man Geld reinstecken soll

Quantum Sensing

• Mittlerweile sehr gut
• Dual Use Anwendung:
  • Sensoren für Dronen
    • Aber geht noch nicht, sehr schwer, sehr heiß, muss runtergekühlt werden
  • Satalitenlos navigation für Luftfahrt
• Am weitesten entwickelt ist
• Präzision ist sehr gut durch verbesserte Sensoren
  • Auch medizinische Bildgebung

Allgemeinwohl

• 40 Millard. USD investiert
• Löst nicht die SDG der UN
• Problemen sind immer noch nicht komplett gelöst
• GESDA * Geneva Science and Diplomacy Anticipator
• Best way of obedience is to limit the topics of discussion, but lively discussion in the area

Was haben wir in Köln gemacht?

• Seminar Physik und Ethik
• zu Quantentechnologien: Versprechungen und Risiken, Vergleich zu anderen Tech
• Als Konsquenz:
  • Hype besser verstehen
  • Erarbeitung eines Netzwerk der Aktuer:innen
    • Presse, Regierungen, …
    • Geopolitische und Postkoloniale Hintergrund
• Geopolitik (Stark-Watzinger und co)
  • Dual Use und EU Export
  • Quantentechnoogie fällt unter Dual-Use

Großgetrieben:

• Kollektiv wird zu 60% von BMBF finanziert?
  • (Frankfurt?) Das stimmt nicht, nicht mal 10%? Woher kommen die Zahlen
• Debatte wird aufgeblasen, wenn komplett normale Sachen passieren (z.B. Uni wechseln) > China klaut unsere Wissens… > Frankfurt: Forschungsfinanzieren in Deutschland läuft nicht.
• Quantum Warfare:
  • Beschwerde, dass nicht genug Geld zu Quantum Sensing geht

Postkolonialismus

• Wer profitiert von einer Innovation
• Wie kann man es gestalten, dass alle etwas davon haben?
• Positiver Innovationsbegriff?

Gruppenarbeit?

Frankfurt: Was ist die Motivation von (Leo Kouwenhoven?), Forschung in der Richtung zu machen?

• RL: Bedrohung: Willst du, dass China und Russland das erste sein?
• RL: Open Science ist immer die Lösung?

Frankfurt: Entwicklung von KI. Leute haben Angst vor Konsequenzen. Haben Leute in QC auch?

• Man könnte sagen, nur Föderung, wenn das Geld in Quantum Sensing reingesteckt ist.

Frankfurt: Grobe Zeitliche Einschätzung?

• RL: Schwankt zws. in einem Jahr und in 30 Jahren

Offene Diskussion

RL: Es gibt weniger Leute, die dafür interessiert.

Frankfurt: Wer arbeitet auf solchen Dingen?

RL: Viele (Physiker usw.)

RL: ?? Quantencomputer auf Twitter

Microsoft und Unternehmen publizieren auch viel Schwachsinn

Es könnte ein Winter geben, wo dann kein Geld mehr gibt.

KI vortschritt ursprünglich aus Entwicklung von Grafikkarten für andere Zwecke.

Aktuelle Forschung um zu verstehen: Was macht eine KI überhaupt? Gefahr: Generierte KI könnte trainiert auf eigenen Daten unbrauchbar werden. Gute Auswahl von Datensets notwendig. Anmerkung aus der Runde: Captchas können teilweise genutzt werden

Mögliche KI singularität wird politisch als große Gefahr gesehen. Redeleitung ist skeptisch.

Hype und Gelder führen zu Publikationsdruck. Als reaktion Bullshit-Paper mit insbesondere Bullshit-Abstrakts um Gelder einzuwerben.

Beispiel: Paper zu nutzung von Schwarzenlöchern für Alien Quantencomputer

Prof optimistisch das Quantengelder in Umweltforschung gestecckt werden können, ignoriert bewusst Militärisches Interesse an Quantum-Sensing.

Spekulation: führende Forscher füttern hype bewusst aus Eigeninteresse

Protokollpad

https://pads.zapf.in/SoSe24_Kiel_AK_Quantum-Hype

Zusammenfassung/Ausblick

Bitte überlege vorher, ob der AK vielleicht in eine bereits existierende Kategorie einordbar ist (im Kategorienbaum unter Inhalte). Falls nicht kann die Sonstige Kategorie verwendet werden ([1]).