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 veröffentlicht Security-Leitfaden

    VDMA veröffentlicht Security-Leitfaden

    Ein neuer Leitfaden des VDMA unterstützt Maschinen- und Anlagenbauer bei der Security in Betriebsprozessen und der Resilienz der Produkte gegen Cyberangriffe und andere IT-induzierte Schäden im Unternehmen.

    mehr lesen: VDMA veröffentlicht Security-Leitfaden

  • Cybersecurity-Startup gesucht

    Cybersecurity-Startup gesucht

    In eine neue Runde geht der UP21@it-sa Award für Cybersecurity-Startups aus der DACH Region. Er bietet jungen Unternehmen die Chance, sich in Speed-Pitches vor Fachpublikum, Experten und Investoren zu bewähren…

    mehr lesen: Cybersecurity-Startup gesucht

  • Covid-19-bedingte Cyberkriminalität stark gestiegen

    Covid-19-bedingte Cyberkriminalität stark gestiegen

    NTT hat kürzlich seinen Global Threat Intelligence Report 2021 veröffentlicht. Der Bericht zeigt, dass Hacker die derzeitige Ausnahmesituation ausnutzen, indem sie wichtige Branchen und gängige Schwachstellen aus der Umstellung auf…

    mehr lesen: Covid-19-bedingte Cyberkriminalität stark gestiegen

  • IT-Sicherheitsgesetz nur mit ‚fragwürdigem Mehrwert‘?

    IT-Sicherheitsgesetz nur mit ‚fragwürdigem Mehrwert‘?

    Der Digitalverband Bitkom kritisierte das neu verabschiedete IT-Sicherheitsgesetz 2.0 der deutschen Bundesregierung als „eine Kombination aus technischer Zertifizierungsmaschinerie und politisch-regulatorischem Gutdünken mit fragwürdigem Mehrwert für die IT-Sicherheit“.

    mehr lesen: IT-Sicherheitsgesetz nur mit ‚fragwürdigem Mehrwert‘?

  • Firewall für Automatisierungsnetzwerke

    Firewall für Automatisierungsnetzwerke

    Die Firewall SecurityBridge gewährleistet laut Hersteller Pilz ab sofort auch die Überwachung der Datenkommunikation beliebiger weiterer Netzwerkteilnehmer außerhalb der Pilz-Produktfamilie.

    mehr lesen: Firewall für Automatisierungsnetzwerke

  • Alltrotec blickt auf 30+1 Jahre zurück

    Alltrotec blickt auf 30+1 Jahre zurück

    Eigentlich sollte zum 30-jährigen Bestehen bereits im vergangenen Jahr gefeiert werden, jedoch hat die Corona-Pandemie einen Strich durch die Rechnung gemacht.

    mehr lesen: Alltrotec blickt auf 30+1 Jahre zurück

  • Zweistelliges Wachstum im März

    Zweistelliges Wachstum im März

    Im März haben die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer ihre Maschinenexporte im Vergleich zum Vorjahr um rund 13 Prozent gesteigert, was jedoch auch der niedrigen Vergleichsbasis aus dem Vorjahr geschuldet ist.

    mehr lesen: Zweistelliges Wachstum im März

  • Hacker erpressen dreifach

    Hacker erpressen dreifach

    Immer wieder sind Unternehmen und Organisationen von Ransomware-Angriffen betroffen. Der Softwareanbieter Check Point beobachtet dabei ein noch aggressiveres Vorgehen der Hacker.

    mehr lesen: Hacker erpressen dreifach

  • Machineering startet Partnerprogramm

    Machineering startet Partnerprogramm

    Im Rahmen eines neu aufgesetzten Partnerprogramms will der Simulationsspezialist Machineering Anwendern u.a. die Lösungsintegration erleichtern.

    mehr lesen: Machineering startet Partnerprogramm

  • Toby Alcock neuer CTO der Logicalis Group

    Toby Alcock neuer CTO der Logicalis Group

    Toby Alcock ist neuer Chief Technology Officer der Logicalis Group. Er bekleidete zuletzt die Position des Chief Technology Officer für Logicalis Australien.

    mehr lesen: Toby Alcock neuer CTO der Logicalis Group

  • SER Group mit neuem CEO und Executive Chairman

    SER Group mit neuem CEO und Executive Chairman

    Sven Behrendt ist neuer CEO der SER Group. Die Unternehmensgruppe teilt zudem mit, dass John Bates als Executive Chairman in den Beirat der SER Group berufen wurde.

    mehr lesen: SER Group mit neuem CEO und Executive Chairman

  • Lösung zur Voraussage von Ausfallzeiten

    Lösung zur Voraussage von Ausfallzeiten

    Mit Kaspersky Machine Learning for Anomaly Detection lassen sich Abweichungen in den Produktionsprozessen frühzeitig erkennen und Ausfallzeiten reduzieren.

    mehr lesen: Lösung zur Voraussage von Ausfallzeiten