Forschende entwickeln Bauplan für Quantensoftware

Agentic AI platform
Bild: ©KanawatTH/stock.adobe.com

Quantencomputer könnten künftig komplexe Probleme lösen, an denen heutige Rechner scheitern, etwa bei der Entwicklung neuer Materialien oder der Planung von Lieferketten. In einer Pressemitteilung verweist das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) darauf, dass die Systeme allerdings störanfällig und vor allem in Forschungslaboren im Einsatz sind. Außerdem fehlen Standards für die Softwareentwicklung. Im Forschungsprojekt FullStaQD, das vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO geleitet wird, wollen Forschende des KIT und des FZI Forschungszentrums Informatik nun eine ganzheitliche Referenzarchitektur für Quantensoftware entwickeln.

Diese soll als gemeinsamer Bauplan für zukünftige Anwendungen auf unterschiedlicher Quantenhardware dienen, also die Entwicklung von Quantensoftware von Beginn an auf eine einheitliche Grundlage stellen.

Software für Computer, die es noch nicht gibt

Als Problem beschreiben die Beteiligten das Fehlen gemeinsamer Standards, nicht nur für die Hardware, auch für die Software. „Die Quantencomputing-Softwarelandschaft ist stark fragmentiert. Viele Softwarelösungen sind deshalb eng an eine bestimmte Hardware gebunden“, sagt Projektleiter Philipp Kunst vom Fraunhofer IAO. Entwickelt sich die Technologie weiter, müssen häufig auch die Programme angepasst werden. Gleichzeitig entstehen immer neue technische Ansätze für Quantencomputer. „Das erschwert die Zusammenarbeit und macht es schwierig, Software langfristig weiterzuentwickeln.“

„Wir wollen vermeiden, dass sich die Softwarekrise der 1960er-Jahre wiederholt“, sagt Professorin Ina Schaefer vom Institut für Informationssicherheit und Verlässlichkeit (Kastel) des KIT. Damals standen leistungsfähige Computer zur Verfügung, es fehlte jedoch an ausgereifter Software, um sie zu nutzen.

Steckdose als Beispiel

Das Team von Schaefer entwickelt deshalb statt einer Software für einen bestimmten Quantencomputer einen Bauplan, der beschreibt, wie unterschiedliche Quantencomputer und Software künftig zusammenarbeiten können. Wie das funktioniert, erklärt Schaefer anhand eines Alltagsbeispiels: „Niemand weiß heute, welche Geräte in 20 Jahren an einer Steckdose angeschlossen werden. Trotzdem gibt es Standards für Steckdosen und Stecker. Sie legen nicht fest, welches Gerät gebaut wird, sondern nur, wie Geräte und Stromversorgung zusammenarbeiten.“

Nach diesem Prinzip funktioniert auch die neue Referenzarchitektur: „Wir definieren keine bestimmte Quantenhardware und keine konkreten Anwendungen. Stattdessen beschreiben wir, welche Aufgaben die einzelnen Ebenen eines Quantensoftwaresystems übernehmen und wie sie miteinander kommunizieren“, sagt Schaefer. Die Architektur bleibt damit offen für künftige technologische Neuerungen. Zugleich schafft sie eine Grundlage, auf der mehrere Teams gemeinsam größere Softwaresysteme entwickeln können.

Unabhängige Entwicklung von Anwendungen und Hardware

Wie die Beteiligten weiter erklären, gliedert die Referenzarchitektur Quantensoftware in drei Ebenen: Anwendungen, Systemfunktionen und Hardware. Auf der Anwendungsebene entstehen Programme für konkrete Aufgaben, etwa in der Logistik oder Materialforschung. Die Hardwareebene umfasst den Quantenrechner. Dazwischen liegt die Systemebene, die beide Bereiche miteinander verbindet.

Seiten: 1 2



  • VDMA zeichnet Abschlussarbeiten junger Talente aus

    VDMA zeichnet Abschlussarbeiten junger Talente aus

    Gemeinsam mit der Abteilung Bildung des VDMA würdigt der VDMA Software und Digitalisierung exzellente Absolventinnen und Absolventen zum achten Mal mit dem Nachwuchspreis „Digitalisierung im Maschinenbau“.

    mehr lesen: VDMA zeichnet Abschlussarbeiten junger Talente aus

  • Facturee zeigt, wo „Should Costing“ an Grenzen stößt

    Facturee zeigt, wo „Should Costing“ an Grenzen stößt

    Die Methode ‚Should Costing‘ wird oft als Ansatz beworben, um die Beschaffungskosten bei Zeichnungsteilen so günstig wie möglich zu gestalten.

    mehr lesen: Facturee zeigt, wo „Should Costing“ an Grenzen stößt

  • SPS-Programmierung per App erweitern

    SPS-Programmierung per App erweitern

    SPS-Programmierung ist etwas für Spezialistinnen und Spezialisten. Die Möglichkeiten sind beschränkt und die Oberflächen meist älter. Einige Unternehmen bieten bereits Apps an, um den Funktionsumfang zu erweitern, allerdings nur passend…

    mehr lesen: SPS-Programmierung per App erweitern

  • Leiterplatten mit künstlicher Intelligenz prüfen

    Leiterplatten mit künstlicher Intelligenz prüfen

    Die Qualitätsprüfung während der Herstellung von Leiterplatten zu optimieren, haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Bergischen Universität Wuppertal zum Ziel gesetzt.

    mehr lesen: Leiterplatten mit künstlicher Intelligenz prüfen

  • PTC, Microsoft und Volkswagen entwickeln KI-Copiloten

    PTC, Microsoft und Volkswagen entwickeln KI-Copiloten

    PTC, Microsoft und die Volkswagen Group wollen zusammenzuarbeiten, um einen Generative-KI-Copiloten zu entwickeln, auf Basis der ALM-Software (Application Lifecycle Management) Codebeamer von PTC.

    mehr lesen: PTC, Microsoft und Volkswagen entwickeln KI-Copiloten

  • Beschäftigte leisten so wenige Überstunden wie noch nie

    Beschäftigte leisten so wenige Überstunden wie noch nie

    Die bezahlten und unbezahlten Überstunden je Arbeitnehmer sind seit der Pandemie um mehr als ein Drittel gefallen.

    mehr lesen: Beschäftigte leisten so wenige Überstunden wie noch nie

  • ‚123456‘ ist das beliebteste Passwort

    ‚123456‘ ist das beliebteste Passwort

    Das beliebteste Passwort in Deutschland ist die Ziffernfolge ‚123456‘, auf Platz 2 folgt das englische ‚password‘.

    mehr lesen: ‚123456‘ ist das beliebteste Passwort

  • NetApp: Neue Positionen für Henning Rahe und Bettina Knoop

    NetApp: Neue Positionen für Henning Rahe und Bettina Knoop

    NetApp gibt personelle Veränderungen bekannt. Der Spezialist für intelligente Dateninfrastruktur ernennt Henning Rahe zum neuen Senior Director Partner Sales in Deutschland.

    mehr lesen: NetApp: Neue Positionen für Henning Rahe und Bettina Knoop

  • ArtiMinds entwickelt Demonstrator zur automatisierten Leitungssatzfertigung

    ArtiMinds entwickelt Demonstrator zur automatisierten Leitungssatzfertigung

    Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern treibt ArtiMinds Robotics im Forschungsprojekt Next2OEM die Digitalisierung und Automatisierung der Wertschöpfungskette von Leitungssatzsystemen für automobile Anwendungen voran.

    mehr lesen: ArtiMinds entwickelt Demonstrator zur automatisierten Leitungssatzfertigung

  • Orderlage im Maschinenbau bleibt unter Vorjahresniveau

    Orderlage im Maschinenbau bleibt unter Vorjahresniveau

    Die Auftragsbücher im Maschinenbau verbuchen nach Angaben des VDMA im Oktober 2024 9 Prozent weniger Orders als im Vorjahr.

    mehr lesen: Orderlage im Maschinenbau bleibt unter Vorjahresniveau

  • Factory-X erfordert mehr als die Blaupause der Automobilindustrie

    Factory-X erfordert mehr als die Blaupause der Automobilindustrie

    Der hohe Investitionsbedarf durch die digitale Transformation, die Dekarbonisierung im Energiesektor, der demografische Wandel, die zunehmende nationale und internationale Regulierung und die aktuell unruhige politische Lage stellen die Industrie vor…

    mehr lesen: Factory-X erfordert mehr als die Blaupause der Automobilindustrie

  • Volvo Cars setzt auf 3DExperience Plattform von Dassault Systèmes

    Volvo Cars setzt auf 3DExperience Plattform von Dassault Systèmes

    Dassault Systèmes hat bekanntgegeben, dass Volvo Cars in seinen Konstruktionsprozessen für die Fahrzeugentwicklung künftig die 3DExperience Plattform von Dassault Systèmes einsetzen wird.

    mehr lesen: Volvo Cars setzt auf 3DExperience Plattform von Dassault Systèmes