So etwas wie Windkanal-Versuche benötigt man in der Zukunft nicht mehr. Die Rechenleistung der früheren „normalen Computer“ reichte im Vergleich aber der Aufwand und die Kosten waren immens und man konnte sich Problemen nur annähern. Es waren gut überwachte Laborbedingungen, die einerseits intensiv betreut werden mussten, auf der anderen Seite aber zeitlich und kostentechnisch reglementiert waren. Und Millimeter veränderten auf der Strecke den Luftwirbel und ließen einen Scherbenhaufen zurück.
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Selbst ein früherer „Supercomputer“ aus dem Jahr 2025, der mit vielen anderen verbunden war, rechnete immer gleich: Null für Aus und 1 für An. So einfach war das. Die Quantencomputer haben ein vollkommen anderes Prinzip. Ihre Qubits können gleichzeitig 0 oder 1 sein und alles dazwischen! Fachlich nicht 100% korrekt aber einfacher zu lesen, als „Qubits können sich in einer Überlagerung von Zuständen befinden, wodurch bestimmte Rechenprozesse parallel abgebildet werden können.“Diese Superposition kann in der Zukunft also bestimmte Problemklassen „parallel“ berechnen, während die Relikte aus Anfangstagen alles der Reihe nach durchführten. Bei einem Navigationssystem berechnete der PC früher alle Wege nacheinander. Der Quantencomputer heutzutage berechnet Wahrscheinlichkeiten der Wege und ist somit deutlich schneller.
Und so auch bei Strömungsverhältnissen. In früheren Tagen war das klassische Problem der „Navier-Stokes-Hürde“, das die Bewegung von Gasen und Flüssigkeiten beschreibt, noch nicht gelöst. Quantencomputer haben dies immer noch nicht ganz geschafft aber für praxisrelevante Strömungsprobleme ist es numerisch beherrschbar.
Und noch mehr wurde geschafft, was in der Vergangenheit immer ein Problem war: Aktion und Reaktion. Fand man im Windkanal mögliche Verbesserungen auf der einen Seite, so ergab dies in der Praxis neue Reaktionen auf der realen Strecke und das Fahrzeug begann z.B. instabil zu werden. Quantentechnologie ermöglicht eine simultane Betrachtung aller relevanten Wechselwirkungen innerhalb im System und korrigierte sofort erkannte Schwachpunkte.
Die Algorithmen simulieren die Luftmoleküle, berechnen die chaotischen Strömungen und identifizieren in Echtzeit alle möglichen Anstellwinkel des Flaps. Dabei werden ebenfalls weitere Daten mit einberechnet - egal welche Fahrzeughöhe oder welches Reifenverhalten.
Bleiben wir an diesem Donnerstag, dem 08. Mai 2042, aber konkret beim Frontflügel. Er ist eines der wichtigsten Anbauteile eines Formel 1-Fahrzeugs. Er steuert den Luftstrom und sorgt zudem für Stabilität und Kurvengeschwindigkeiten. Das erste Teil des Fahrzeugs, das auf die nicht zu beherrschenden Zustände von vorne trifft. Da kommt die Urgewalt entgegen. Brachial und tosend. Egal ob Unterboden, Seitenkästen, Heckflügel oder andere Teile - sie alle sind enormen Kräften ausgesetzt! Was der Quantencomputer berechnet. Ganz lässig mit einer deutlich engeren Kopplung von Simulation und Optimierung! Mit einer enormen Geschwindigkeit. Vergleiche mit einem Computer von 2025 sind ungefähr so, als wenn jemand mit einer Kutsche und zwei Pferden gegen einen modernen Formel 1 auf einer Rennstrecke über zwei Runden antreten würde! Lächerlich!
Die Quantentechnologie wird sich an diesem frühlingshaften Tag dem Problem der „Multi-Physics“, der Multiphysik, widmen. Hier treten diese physikalischen Phänomene mit Strömung, Wärme und Struktur gleichzeitig auf. Die Ingenieure haben die wichtigen Daten eingegeben und erwarten in kurzer Zeit das Ergebnis. Dabei darf man sich den Quantencomputer nicht als Laptop-PC oder Apple MacBook vorstellen, der auf irgendeinem Tisch mit einem Server verbunden ist. Schon gar nicht als Handgerät in iPhone-Größe.
In der Praxis benötigt so ein Rechenmonster große Mengen Energie, die man dank neuer Erfindungen preiswert abrufen kann.
Die Qubits sind sehr fragil und müssen isoliert werden. Sie existieren nur in bestimmten Zuständen und müssen nahe dem absoluten Nullpunkt (wenige Millikelvin über 0 Kelvin, also knapp über −273 °Celsius) gekühlt werden. Dies alles verlangt hohen Einsatz und eine Abschirmung gegen jede Störung, egal ob Laser, Mikrowelle, etc. Dazu kam in der Anfangszeit der Forschung das Problem, dass gut isolierte und perfekt gekühlte Qubits nur schwer miteinander interagieren. Doch dies wurde 2040 weitgehend skaliert und beherrschbar gemacht. Es gibt weltweit verteilt riesige Rechenzentren, von denen die Anwendungen in der Cloud von den Menschen abgerufen werden.
Am Ende des Tages haben die Techniker und Ingenieure die Arbeit erledigt und sind zufrieden mit den Ergebnissen. Sie haben einen revolutionären Frontflügel erschaffen - wie sie sich sicher sind.
Doch nicht die Antworten, sind das große Problem der Zukunft. Die liefert Big Data. Zuverlässig und schnell. Die Überlegung ist, ob sie die richtigen Fragen gestellt haben? Vielleicht benötigen sie aber auch nur etwas Glück, um erneut den Weltmeistertitel nach Hause zu fahren? Doch das Glück kann man auch im Jahr 2042 weiterhin nicht berechnen.
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