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



  • Der Digitalisierungsbedarf ist hoch

    Der Digitalisierungsbedarf ist hoch

    Wenn es um die Digitalisierung der eigenen Unternehmensprozesse geht, sehen IT-Verantwortliche in deutschen Unternehmen Bedarf in vielen Bereichen. Laut einer Studie des Analystenhauses Techconsult im Auftrag von Valantic liegt dabei…

    mehr lesen: Der Digitalisierungsbedarf ist hoch

  • Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

    Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

    Software und Hardware für vernetzte eingebettete Systeme müssen höchste Anforderungen an Sicherheit, Echtzeitfähigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz erfüllen. In dem am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Projekt Xandar erarbeiten acht…

    mehr lesen: Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

  • Schicksalsjahr für die Eurocloud Gaia-X

    Schicksalsjahr für die Eurocloud Gaia-X

    Im Projekt Gaia-X sollen Datenräume entstehen, die europäischen Datenschutz-Standards entsprechen und die unabhängig von den großen Hyperscalern sind. Für Marc Schieder, CIO von Dracoon, entscheidet sich in diesem Jahr, ob…

    mehr lesen: Schicksalsjahr für die Eurocloud Gaia-X

  • 59,2 Millionen coronabedingt ausgefallene Arbeitstage

    59,2 Millionen coronabedingt ausgefallene Arbeitstage

    Wie aus einer Studie des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) hervorgeht, könnten die coronabedingten Arbeitsausfälle der Erwerbstätigen im aktuellen Lockdown bis Mitte Februar auf 59,2Mio. Arbeitstage steigen was 6,2…

    mehr lesen: 59,2 Millionen coronabedingt ausgefallene Arbeitstage

  • Krisenjahr führt zu zweistelligem Produktionsminus

    Krisenjahr führt zu zweistelligem Produktionsminus

    Laut ersten Berechnungen des VDMA lag die Produktion im Maschinen-und Anlagenbau im vergangenen Jahr 12,1 Prozent unter der des Vorjahres.

    mehr lesen: Krisenjahr führt zu zweistelligem Produktionsminus

  • Cyberattacke auf SolarWinds

    Cyberattacke auf SolarWinds

    Nach dem Angriff mit der Malware Sunburst auf Kunden des IT-Anbieters SolarWinds sind auch viele Industrieunternehmen betroffen.

    mehr lesen: Cyberattacke auf SolarWinds

  • Tec Center für 3D-Druck

    Tec Center für 3D-Druck

    HP und verschiedene Partnerunternehmen haben ein Netzwerk ins Leben gerufen, das Industrieunternehmen beim Thema 3D-Druck unterstützen soll.

    mehr lesen: Tec Center für 3D-Druck

  • Joachim Harb in neuer Position bei Infor

    Joachim Harb in neuer Position bei Infor

    Joachim Harb ist neuer Senior Vice President und General Manager Zentraleuropa bei Infor.

    mehr lesen: Joachim Harb in neuer Position bei Infor

  • Kontron erwirbt HC Solutions

    Kontron erwirbt HC Solutions

    Das Softwareunternehmen HC Solutions gehört ab sofort zu Kontron und soll dort in den IoT-Software-Bereich integriert werden.

    mehr lesen: Kontron erwirbt HC Solutions

  • Forschung an der nächsten Mobilfunkgeneration

    Forschung an der nächsten Mobilfunkgeneration

    Zum Jahresbeginn hat die Fraunhofer-Gesellschaft mit ‘6G Sentinel‘ ein Leitprojekt zur Entwicklung von Schlüsseltechnologien für den kommenden Mobilfunkstandard 6G gestartet. Im Mittelpunkt stehen Terahertz-Technologien und Lösungen für flexible Netze.

    mehr lesen: Forschung an der nächsten Mobilfunkgeneration

  • Industrie steigert Ausstoß im Dezember

    Industrie steigert Ausstoß im Dezember

    Insgesamt zeigt sich die Produktion im produzierenden Gewerbe im Dezember unverändert im Vergleich zum Vormonat. Seitens der Industrie hat der Ausstoß jedoch zugelegt.

    mehr lesen: Industrie steigert Ausstoß im Dezember

  • Produktionserwartungen steigen im Januar

    Produktionserwartungen steigen im Januar

    Die Produktionserwartungen der deutschen Industrie haben sich im Januar etwas aufgehellt. In der aktuellen Konjunkturumfrage des Ifo Instituts stiegen sie auf 8,4 Punkte, nach 5,1 im Dezember.

    mehr lesen: Produktionserwartungen steigen im Januar