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



  • Maschinen- und Anlagenbau rechnet mit Produktionsplus

    Maschinen- und Anlagenbau rechnet mit Produktionsplus

    Der VDMA hat die Produktionsprognose für das laufende Jahr angehoben. War der Verband bisher von einem Zuwachs von 4 Prozent ausgegangen, so rechnet man nun mit einem Produktionsplus von 7…

    mehr lesen: Maschinen- und Anlagenbau rechnet mit Produktionsplus

  • Der monetäre Wert produktions- und produktbezogener Daten

    Der monetäre Wert produktions- und produktbezogener Daten

    xyzWieviel sind Daten wert? Welche Daten sind für die Effizienzsteigerung der Produktion, die Qualitätssteigerung der Produkte oder neue Geschäftsmodelle für die produzierende Industrie und ihre Dienstleistungen von Nutzen und wie…

    mehr lesen: Der monetäre Wert produktions- und produktbezogener Daten

  • Produktionserwartungen legen zu

    Produktionserwartungen legen zu

    Die Auftragsbücher der deutschen Industrieunternehmen füllen sich und die Produktion nimmt zu. Laut Ifo-Konjunkturumfrage liegen die Produktionserwartungen im März sogar auf dem höchsten Stand seit 1991.

    mehr lesen: Produktionserwartungen legen zu

  • Vinci Energies eröffnet Security Operations Center

    Vinci Energies eröffnet Security Operations Center

    Mit dem Security Operations Center will Vinci Energies Cybersecurity-Spezialisten vernetzen. Die Eröffnung ist für das zweite Halbjahr 2021 vorgesehen.

    mehr lesen: Vinci Energies eröffnet Security Operations Center

  • Auftragseingang wächst im Februar zweistellig

    Auftragseingang wächst im Februar zweistellig

    Plus 12 Prozent im Vergleich zum Vorjahr haben die deutschen Maschinen und Anlagenbauer in Ihren Auftragsbüchern verzeichnet. Dabei kamen besonders aus dem Ausland mehr Aufträge.

    mehr lesen: Auftragseingang wächst im Februar zweistellig

  • Industrie 4.0 beschäftigt jeden Produzenten

    Industrie 4.0 beschäftigt jeden Produzenten

    Bitkom-Umfrage zu Industrie 4.0 Industrie 4.0 beschäftigt jeden Produzenten Die Corona-Pandemie führte in 63 Prozent der Industrieunternehmen zu einem Innovationsschub. Das ergab die repräsentative Befragung ‚Industrie 4.0 – so digital…

    mehr lesen: Industrie 4.0 beschäftigt jeden Produzenten

  • Beschäftigte wollen neue Skills erlernen

    Beschäftigte wollen neue Skills erlernen

    Low-Code/No-Code-Entwicklungen bieten Potenzial für Industrieunternehmen. Dadurch wird Software-Programmierung auch Mitarbeitern zugänglich, die nicht über tiefes Fachwissen verfügen. Mendix hat in einer Studie untersucht, wie es um den Low-Code/No-Code-Ansatz in Deutschland…

    mehr lesen: Beschäftigte wollen neue Skills erlernen

  • Hexagon übernimmt CADLM

    Hexagon übernimmt CADLM

    Mit der Übernahme von CADLM will Hexagon sein Portfolio für autonome, intelligente Fertigung erweitern.

    mehr lesen: Hexagon übernimmt CADLM

  • Neuer CFO bei Process Analytics Factory

    Neuer CFO bei Process Analytics Factory

    Mit Pascal Redaoui hat Process Analytics Factory einen neuen Chief Financial Officer.

    mehr lesen: Neuer CFO bei Process Analytics Factory

  • Hilfsmittel für das Engineering

    Hilfsmittel für das Engineering

    Die Richtlinienreihe VDI/VDE 3695 ‚Engineering von Anlagen – Evaluieren und Optimieren des Engineerings‘ wurde komplett überarbeitet und an den Stand der Technik, insbesondere an Industrie-4.0-Vorgaben, angepasst. Im März 2021 erscheint…

    mehr lesen: Hilfsmittel für das Engineering

  • Was lernen Unternehmen aus der Krise?

    Was lernen Unternehmen aus der Krise?

    Mehr als 70 Prozent der im PWC Global Crisis Survey befragten Unternehmen weltweit sind durch die Covid19-Pandemie negativ beeinträchtigt. Für 15 Prozent der Unternehmen in Deutschland hatte die Krise jedoch…

    mehr lesen: Was lernen Unternehmen aus der Krise?

  • Geschäftslage für Autobauer verbessert sich

    Geschäftslage für Autobauer verbessert sich

    Im März hat sich die Geschäftslage in der Automobilindustrie verbessert. Doch laut aktueller Ifo-Konjunkturumfrage hat sich der Ausblick der Unternehmen eingetrübt.

    mehr lesen: Geschäftslage für Autobauer verbessert sich