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



  • Fachkräftemangel im Maschinenbau verschärft sich wieder

    Fachkräftemangel im Maschinenbau verschärft sich wieder

    Im Maschinen- und Anlagenbau gewinnt der konjunkturelle Aufschwung deutlich an Fahrt. Doch nun rücken wieder zunehmend Fachkräfteengpässe in den Fokus der Unternehmen. Laut einer aktuellen Umfrage des VDMA unter rund…

    mehr lesen: Fachkräftemangel im Maschinenbau verschärft sich wieder

  • T-Systems CTO steht Board of Directors der Gaia-X Association vor

    T-Systems CTO steht Board of Directors der Gaia-X Association vor

    Maximilian Ahrens, CTO von T-Systems, wurde zum Vorsitzenden des Board of Directors der Gaia-X-Initiative gewählt.

    mehr lesen: T-Systems CTO steht Board of Directors der Gaia-X Association vor

  • Instabile Lieferketten machen Unternehmen zu schaffen

    Instabile Lieferketten machen Unternehmen zu schaffen

    Durchschnittlich 1Mio.€ Verlust Instabile Lieferketten machen Unternehmen zu schaffen Seit Anfang 2020 sind auch die Lieferketten weltweit immer instabiler und anfälliger geworden. Der Nachschub von Komponenten wie etwa Chips oder…

    mehr lesen: Instabile Lieferketten machen Unternehmen zu schaffen

  • SAP und TeamViewer arbeiten zusammen

    SAP und TeamViewer arbeiten zusammen

    Durch die strategischen Partnerschaft zwischen TeamViewer und SAP soll u.a. die AR-Lösung Frontline in das SAP-Angebot integriert werden.

    mehr lesen: SAP und TeamViewer arbeiten zusammen

  • Konsortium für Quantencomputing gegründet

    Konsortium für Quantencomputing gegründet

    Mit dem QUTAC haben sich zehn Unternehmen in einem Konsortium zusammengeschlossen um industrielle Anwendungen für Quantencomputing zu entwickeln.

    mehr lesen: Konsortium für Quantencomputing gegründet

  • Remote Work in der Fertigungsindustrie

    Remote Work in der Fertigungsindustrie

    Okta hat im Rahmen einer Studie ermittelt, wie Arbeitnehmer künftig arbeiten wollen. Demnach möchten sie ihr Arbeitsmodell zukünftig selbst wählen. Einige glauben jedoch nicht, dass ihr Arbeitgeber ihnen diese Flexibilität…

    mehr lesen: Remote Work in der Fertigungsindustrie

  • Siemens kauft Nextflow Software

    Siemens kauft Nextflow Software

    Transiente Strömungssimulation mit Simcenter Siemens kauft Nextflow Software Siemens erwirbt das französische Startup Nextflow Software. Durch die Integration deren CFD-Technologie ins Xcelerator-Portfolio sollen Anwender komplexe Applikationen mit transienten Strömungen und…

    mehr lesen: Siemens kauft Nextflow Software

  • Bundestag beschließt Unternehmensbasisregister

    Bundestag beschließt Unternehmensbasisregister

    Unternehmen sind in Deutschland in unterschiedlichen Registern erfasst, zwischen denen Daten selten oder gar nicht ausgetauscht werden. Mit dem nun beschlossenen Basisregister müssen Unternehmen ihre Daten künftig nur noch einmal…

    mehr lesen: Bundestag beschließt Unternehmensbasisregister

  • BSI eröffnet Stützpunkt in Saarbrücken

    BSI eröffnet Stützpunkt in Saarbrücken

    Am neuen BSI-Stützpunkt in Saarbrücken will das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik gemeinsam mit anderen Forschungseinrichtung seine Arbeit im Bereich künstliche Intelligenz ausbauen.

    mehr lesen: BSI eröffnet Stützpunkt in Saarbrücken

  • Kaspersky schickt Führungskräfte in virtuelles Kraftwerk

    Kaspersky schickt Führungskräfte in virtuelles Kraftwerk

    Mit einer VR-Version seines Simulationsspiels Interactive Protection Simulation will Kaspersky Führungskräften Knowhow darüber vermitteln, welchen Einfluss Entscheidungen auf die Cybersicherheit haben können.

    mehr lesen: Kaspersky schickt Führungskräfte in virtuelles Kraftwerk

  • Matthias Haas ist neuer Geschäftsführer bei Igel

    Matthias Haas ist neuer Geschäftsführer bei Igel

    Gemeinsam mit CEO Jed Ayres leitet CTO Matthias Haas zukünftig die Geschicke der Igel Technology GmbH.

    mehr lesen: Matthias Haas ist neuer Geschäftsführer bei Igel

  • AutoID-Märkte stehen wieder besser da

    AutoID-Märkte stehen wieder besser da

    Der Industrieverband AIM-D befragt seine Mitglieder halbjährlich nach ihrer Sicht auf die allgemeine Geschäfts- und Marktentwicklung sowie die Entwicklung der AutoID-Märkte. In der aktuellen Umfrage schlägt erneut die Pandemie zu…

    mehr lesen: AutoID-Märkte stehen wieder besser da