Mehrzieloptimierungsprobleme lösen

Der rote Faden, der sich seit den Anfängen durch seine wissenschaftliche Karriere zieht, ist das Lösen von Mehrzieloptimierungsproblemen verschiedenster Art. In seiner Masterarbeit beispielsweise beschäftigte er sich mit dem Schutz von geistigem Eigentum beim Design von Schaltkreisen. Er entwickelte eine Technik, um auf dem tiefsten Abstraktionslevel des Schaltkreises eine Signatur des jeweiligen Autors einzufügen. „Dafür musste ich wieder ein mehrzieliges Optimierungsproblem lösen, das sich im Inneren abspielte“, erzählt der Wissenschaftler. „Es gab damals an der Polytechnischen Universität Valencia eine Gruppe, die an etwas arbeitete, das in etwa die Lösung meines Problems war“, führt er weiter aus. Diese arbeiteten mit sogenannten genetischen Algorithmen, eine Optimierungsmethode inspiriert vom Prozess der natürlichen Selektion in der Evolution. Jorges spezifisches Problem war dafür ein passender Anwendungsfall: „Ich kannte genetische Algorithmen bereits, wusste jedoch nicht genau, wie ich mein Problem mithilfe von Darstellungen, die von der natürlichen Evolution inspiriert sind, codieren sollte.“ Also besuchte er seine spanischen Kolleg:innen im Rahmen eines akademischen Aufenthaltes.

Sein Aufenthalt in Valencia machte ihm deutlich, dass er weit mehr erreichen kann, wenn er dort ist, wo sich der aktuellste Stand der Technik abspielt: „Heute erscheint das ziemlich offensichtlich, aber damals hat mir das wirklich die Augen geöffnet!“ Nach seinem Masterabschluss, zu diesem Zeitpunkt arbeitete Jorge bereits in einem Unternehmen im Bereich Forschung und Entwicklung, entschied er sich daher für die Promotion an der FAU. „Ich habe mir gedacht, ich muss dahin gehen, wo die wirkliche Entwicklung stattfindet.“ Auch damals arbeitete er, „mal wieder“, wie er sagt, an Mehrzieloptimierungsproblemen. „Ich wusste, das ist es, was ich tun will und dass ich herausfinden muss, wer das wirklich macht“, erzählt er.

Nach seiner Promotion war die Stelle am LRZ das, was am besten zu Jorges Interessen passte. „Eines der Dinge, die ich am meisten an meinem Job mag ist, dass man Lösungen vorschlagen kann, die man dann tatsächlich implementiert sieht“, erklärt er. Das war für ihn einer der Gründe, von der reinen Wissenschaft hin zu Forschung und Entwicklung zu wechseln: „Man hat eine Idee und dann sieht man, wie sie umgesetzt wird. Man erbringt nicht nur einen Service, sondern gestaltet diesen auch effizient. Oder man entdeckt eine Lösung für ein Problem, das noch nicht einmal identifiziert worden war.“

Neuausrichtung auf Quantencomputing

Mit seinem Wechsel ans LRZ wagte Jorge auch den Schritt in Richtung Quantencomputing. Quantenbezogene Themen hatten ihn schon immer interessiert. „Es ist einfach absolut verrückt! Die ganze Sache ist verrückt“, erklärt er seine Faszination. Für ihn geht es darum, im Kern zu verstehen, wie Dinge funktionieren. Es fing damit an, dass er darüber nachdachte, was eigentlich tatsächlich in den Leiterbahnen auf den Computerchips passiert, an denen er arbeitete. „Ich versuchte, mir das bildlich vorzustellen, wie mit Murmeln, und zu sehen, wie einzelne Elektronen im Kabel auf Wiederstand stoßen und sich das Kabel dadurch erwärmt“, holt Jorge zu einer Erklärung aus. Dann habe er versucht, die einzelnen Punkte zu verbinden, zu verstehen, was Temperatur ist – „einfach die Schwingungen, das macht Sinn“ – aber dann? Wie wird die Energie übertragen? So fing er an, Texte zur Quantenfeldtheorie zu lesen und war fasziniert. „Ich hatte das Glück, dass ich mit einer relativ kleinen Veränderung in meiner Karriere anfangen konnte, mich damit zu beschäftigen. Und auch dem Quantencomputing ein bisschen näher zu sein.“ 

Wenn Jorge ins Reden kommt, fließen seine Gedanken häufig von einem Thema zum nächsten, eine Sache erinnert ihn an die andere und es zeigt sich, wie vielseitig interessiert und begeisterungsfähig der Wissenschaftler ist. „Vor kurzem habe ich etwas gelesen…“, beginnt er, als er eigentlich gerade darüber spricht, was ihm dabei geholfen hat, einen Zugang zur Quantenmechanik zu finden, „ich wollte verstehen, wo Magnetismus herkommt.“ Einstein und die Relativitätstheorie seien Teil der Erklärung gewesen. „Ich verstehe nicht vollständig, warum das absolut Sinn ergibt, weil ich die Mathematik dahinter nicht ganz verstehe“, räumt er ein. Das intuitive Verständnis von Längenkontraktion und Ladungsungleichgewicht mache ihm jedoch keine Schwierigkeiten. Man müsse nicht jedes Detail verstehen, das dahintersteckt. Und so sei es auch im Quantencomputing, findet er kurz darauf –„Moment, warum erzähle ich das gerade?“ – den Bogen zurück zum Anfang. Und so wie er, der Informatiker, nicht jedes physikalische Detail verstehen könne und müsse, seien für seine Kolleg:innen aus der Physik manche der computerwissenschaftlichen Konzepte schwer zu greifen.

Es sind gerade diese unterschiedlichen Perspektiven, aus denen das gleiche Problem betrachtet wird, die Jorge spannend findet: „Manche Leute sind sehr gut darin, Probleme zu abstrahieren. Manche Leute können eine Antwort auf eine andere Art formulieren.“ So kommt es vor, dass jemand etwas erklärt und dafür eine bestimmte Art von Notation verwendet. Jemand weiteres übersetzt diese Notation in eine andere – und dann wird es plötzlich verständlich für Leute mit einem anderen Hintergrund. „Das liebe ich!“, bekräftigt der Wissenschaftler. Die verschiedenen Perspektiven sind auch etwas, das Jorge am Munich Quantum Valley sehr schätzt. Aber zurück zu seiner eigenen Perspektive, der des Informatikers. Wenn er sich eine Sache für das Quantencomputing wünschen dürfte, kann er das wieder mit einem einzelnen Ausdruck beantworten: „Standards!“

Veröffentlicht am 25. April 2025; Interview am 18. März 2025.