Munich Re: Die Suche nach dem besten Weg

Quantensprünge

10.06.2021

Quantencomputing-gestützte Routenplanung sichert den Warentransfer von morgen

 

Bei Munich Re nehmen Dr. Andreas Bayerstadler und sein Team die quantentechnologischen Anwendungen für eine moderne Routenplanung in den Blick. So tragen sie dazu bei, Deutschland zu einem Vorreiter in Sachen Quantentechnologie zu machen – und Unternehmen zukünftig intelligenter gegen wirtschaftliche Schäden abzusichern.

Dr. Andreas Bayerstadler von Munich RE über Quantencomputing

Dr. Andreas Bayerstadler, Head of Central Analytics bei Munich Re. © Munich Re

Optimale Route, sicheres Geschäft

Ein funktionierender internationaler Handel ist ein Treiber unserer globalisierten Wirtschaft. Auch Deutschland als Exportnation ist von einem reibungslosen weltweiten Güterverkehr abhängig. Eine Schätzung des Marktforschungsunternehmens Transport Intelligence geht für die Logistikbranche weltweit von einem Marktvolumen von etwa 5,6 Billionen Euro aus.

Aus dieser Bedeutung ergibt sich indes auch ein großes Risiko: Gerät der Transport ins Stocken, können die ökonomischen Schäden gravierend sein. Der Fall des Containerschiffs „Ever Given“ aus dem Jahr 2021 macht diesen Umstand deutlich: Sechs Tage lang versperrte der Frachter, der mit seinen 400 Metern Länge und 59 Metern Breite zu größten der Welt gehört, den Suezkanal. Eine Schätzung des Schifffahrt-Magazins „Lloyd’s List“ lässt die Dimension der daraus entstandenen Verluste erahnen: Ihm zufolge werden durch den Kanal täglich Waren im Wert von rund 9,6 Milliarden US-Dollar transportiert.

Für Transportunternehmen wird die Routenplanung bei Störungen plötzlich zum kritischen Wettbewerbsfaktor. Denn nur wer in der Lage ist, für die Gesamtheit seiner Waren jederzeit und auch unter wechselnden Außeneinflüssen schnell und effizient den richtigen Weg zu finden, kann Lieferzeiten in der Breite minimieren und Geschäftsausfälle vermeiden.

 

Das Quanten-Versprechen

Auch für Versicherungsunternehmen ist das Thema Routenplanung vor diesem Hintergrund relevant. „Die Berechnung der optimalen Route ist tatsächlich kein neues Problem“, erklärt Andreas Bayerstadler von Munich Re, einer der weltweit führenden Rückversicherer mit Sitz in Deutschland. Mathematisch gesehen handele es sich hierbei um eine Variante des bekannten „Problem des Handlungsreisenden“ (Travelling Salesman Problem, TSP). Das kombinatorische Optimierungsproblem, befasst sich mit der Frage nach der effizientesten Route auf einem Weg mit mehreren möglichen Zwischenstationen für einen Reisenden, der jeden Ort einmal besuchen muss. Bayerstadler erklärt den Anspruch aus dieser Herausforderung an einem einfachen Beispiel: „Stellen Sie sich einen Reisenden vor, der durch die 15 größten Städte Deutschlands wandern soll: Die schnellste Route zwischen den Städten ist hier nur eine von rund 43,6 Milliarden möglichen Pfaden. Operiert ein Unternehmen weltweit und mit hunderten oder tausenden von Handlungsreisenden, Containerschiffen oder Transportwagen, die alle verschiedenen Risiken ausgesetzt sind, erreicht das Problem schnell eine Komplexität, die klassische Rechensysteme an ihre Grenzen bringt.“

Das Team rund um Bayerstadler interessiert, wie Quantencomputer die Berechnung optimaler Routen optimieren können. „Quantencomputer sind für das Problem des Handlungsreisen geradezu prädestiniert“, erklärt er. Denn anders als herkömmliche Rechner, die die Länge der jeweiligen Routen nur sequenziell, also eine nach der anderen, berechnen können, sind Quantencomputer in der Lage, alle möglichen Pfade zur gleichen Zeit zu betrachten. „Dadurch kann die benötigte Rechenzeit bis zur Lösung drastisch reduziert werden.“ Die Physik hinter ihrer Funktionsweise ist komplex, so Bayerstadler. Wesentlich sei der Unterschied zwischen klassischen Bits und den sogenannten Qubits, mit denen Quantencomputer arbeiten, vor allem die Fähigkeit der letzteren zur Verschränkung. Wie durch ein unsichtbares Band verknüpft, stehen verschränkte Qubits miteinander in Verbindung. Jedes „weiß“ um die Zustände der anderen. Mit Hilfe eines entsprechenden Algorithmus lassen sich so verschränkte Qubits gleichzeitig verarbeiten. Und genau in dieser Parallelverarbeitung liegt die Potenz des Quantencomputing. Denn je mehr Qubits miteinander verschränkt sind, desto mehr Zustände können parallel verarbeitet werden.

 

Weiter Weg, klares Ziel

Seit Oktober 2020 widmen sich Bayerstadler und etwa zehn Kollegen dem Thema Quantencomputing aus der Perspektive des Rückversicherers. Dabei gehe es im ersten Schritt darum, Expertise aufzubauen: Welches Wissen benötigt die Organisation, wo muss Know-how etwa bei Programmiersprachen ausgebaut werden, und wie muss sich das Unternehmen personell aufstellen? Auf der anderen Seite identifiziert das Team mögliche Anwendungsszenarien und erarbeitet erste quantenbasierte Geschäftsideen für den Rückversicherer. Die Fortschritte im Quantencomputing sollen so auch genutzt werden, Risiken der versicherten Unternehmen künftig noch intelligenter zu managen.

Den Austausch innerhalb des Quantum Technology and Application Consortium (QUTAC) und die mögliche Kooperation mit anderen daran teilnehmenden deutschen Konzernen sieht Bayerstadler als großen Vorteil für alle: „Anstatt unabhängig voneinander zu arbeiten, vernetzen wir uns und kommen so schneller zum Ziel.“

 

Titelbild © Munich Re