Quantum Computing eröffnet neue Potentiale für Versicherungen

Ein Artikel von Leon Stolpmann, Thought Leader Quantum Computing und Consultant für Digital Innovation und Dr. Christian Straube, Head Consulting Digital & Innovation sowie Stefan Rogge, Principal Business Architekt, alle adesso | 03.11.2021 - 08:00

Ein durch den Klimawandel sehr aktuelles Thema ist die Veränderung des Meeresspiegels – dieser wird von komplexen Vorgängen in der Natur beeinflusst und kann große Schäden anrichten. Für die Einschätzung und um Prognosen über die Entwicklung stellen zu können, wäre die genannte Risikoanalyse sehr wertvoll. Auch wenn der Meeresspiegel nur langsam steigt, ist das daraus resultierende Risiko sehr akut und (Rück-)Versicherer müssen gemeinsam mit ihren Kunden schnell handeln, um die notwendigen Maßnahmen noch rechtzeitig umsetzen zu können.

Die geschilderte Herausforderung hängt mit den inzwischen limitierten Rechenressourcen zusammen, die auch modernste IT-Systeme aufweisen. Auch wenn die Rechenleistung immer weiter steigt, sind die Grenzen spürbar. Hier können Quantencomputer eine wertvolle Ergänzung sein, da sie aufgrund ihrer Funktionsweise Simulationen und Optimierungen – die Grundlage für versicherungsmathematische Probleme – um mehrere Faktoren schneller bewältigen können. Um dieses Potential zugänglich zu machen, gibt es verschiedene Initiativen, beispielsweise das „Quantum Technology & Application Consortium“ (QUTAC), das „Quantencomputing auf die Ebene der praktischen Anwendung heben und so gemeinsam eine neue digitale Zukunft aktiv gestalten will“.

Stochastische Simulationen wie bei der Monte-Carlo Methode benötigen extreme Rechenleistung und führen zu langen Laufzeiten. Die Integration eines Quantenalgorithmus, dem sogenannten „Quantum Monte-Carlo”-Algorithmus, führt hier zu quadratischer Beschleunigung in der Rechenzeit. Dies erlaubt, erheblich mehr Daten zu nutzen und mehr Szenarien zu simulieren. Angewandt auf das Beispiel der Veränderung des Meeresspiegels könnten somit sehr viel mehr Informationen zu Wetterverläufen, Veränderungen in der Geologie und Besiedelungsvorgängen verwendet werden, um den möglichen Kumulschaden eines veränderten Meeresspiegels zu bewerten.

Auch bei der Optimierung konnte das Potential demonstriert werden. Etwa wurden dynamische Portfolio-Optimierungsprobleme basierend auf riesigen realen Datensets etwa 700-mal schneller gelöst als mit der aktuell fortschrittlichsten klassischen Methode mit AI/Tensor Networks. Die Laufzeit wurde von über einem Tag auf wenige Minuten reduziert. Angewandt auf das eingangs eingeführten Beispiels könnte dieses Potential beispielsweise genutzt werden, um den Versicherungsschutz gegen Hochwasser in einem International Program für ein Unternehmen zu optimieren hinsichtlich länderspezifischer Policen und Gebäudestandorten.

Über die Einsatzbereitschaft von Quantencomputern für industrielle Fragestellungen gibt es kontroverse Diskussionen. Fest steht aber, dass wichtige Grundlagen gelegt wurden, erste Industrievorteile bereits identifiziert und demonstriert wurden, und dass es nun in die Phase der Skalierung geht hinsichtlich Rechenleistung und Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Angesichts der immer höheren Geschwindigkeit in der Entwicklung von Quantencomputern ist ein guter Zeitpunkt gekommen, die Bereitschaft der eigenen Organisation für dieses neue Paradigma zu überprüfen und sicherzustellen.

Hierfür müssen künftig drei Bereiche betrachtet und berücksichtigt werden:

  • Business-Readiness: Anwendungsfälle, die durch Quantum Computing einen entsprechenden Mehrwert generieren würden.
  • Execution Readiness: Anschluss und Integration der bestehenden Systeme mit Quantensystemen via Cloud-Services.
  • People Readiness: Kompetenzaufbau im Quantenparadigma, beispielsweise um Business-Probleme für die Berechnung auf einem Quanten-Computer zu formulieren.

Doch auch ohne einen eigenen Quantum-Computer kann ein Unternehmen mit der Arbeit beginnen: mehrere Hyperscaler bieten bereits den Zugang zu einem Quanten-Computer an, sogar unterteilt in verschiedene Kategorien: den universellen Quantencomputer von IonQ erreicht man über Microsoft Azure , AWS Braket  oder Google Cloud Platform , einen auf Optimierungsprobleme spezialisierten Quanten-Computer von D-Wave erreicht man wie AWS Braket .

Die im Artikel erläuterten Potentiale gehen noch deutlich weiter: schnelleres Pricing von komplexen Versicherungsprodukten, neue Versicherungsprodukte wie eine On-Demand-Versicherung oder optimierte Betrugserkennung können künftig ebenfalls mit Quantum-Computern erreicht werden, wie in Abbildung 1 zusammengefasst. Orthogonal dazu stehen die Auswirkungen auf die IT-Sicherheit durch die neuen Quantum-Systeme.

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Abbildung 1 – Zusammenhang zwischen Quantum-Methoden, versicherungsmathematischen Konzepten und Fachanwendungen

Der Bedarf ist also hoch und es sind bereits alle Elemente vorhanden, um sich als Versicherung mit dem Thema Quantum-Computing zu befassen: Relevanz, Potential der Technologie und ein einfacher Einstieg.