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



  • 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

  • Neue Funktionen zur Baugruppenplanung

    Neue Funktionen zur Baugruppenplanung

    Die industrielle Produktion wird individueller und der Kostendruck steigt. Die Planung von Fertigungsaufträgen ist zentral für den Erfolg des Fertiger. Daher unterstützt Sack EDV-Systeme im neuen Release 2.8 seiner MES-Lösung…

    mehr lesen: Neue Funktionen zur Baugruppenplanung

  • Bosch erzielt positives Ergebnis

    Bosch erzielt positives Ergebnis

    Die Bosch-Gruppe hat das zurückliegende Geschäftsjahr mit einem positiven Ergebnis abgeschlossen. Nach vorläufigen Ergebnissen blieb der Umsatz jedoch unter dem Vorjahresniveau.

    mehr lesen: Bosch erzielt positives Ergebnis

  • Sicherheit für künstliche Intelligenz

    Sicherheit für künstliche Intelligenz

    Mit einem Kriterienkatalog für Ki-basierte Clouddienste will das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik eine Grundlage für die Bewertung der Sicherheit von KI-Systemen schaffen.

    mehr lesen: Sicherheit für künstliche Intelligenz

  • Siemens mit neuem Vorstandsvorsitzendem

    Siemens mit neuem Vorstandsvorsitzendem

    Im Rahmen der Siemens-Hauptversammlung hat der langjährige Vorstandsvorsitzende Joe Kaeser sein Amt an Roland Busch übergeben.

    mehr lesen: Siemens mit neuem Vorstandsvorsitzendem

  • Umsatzplus bei Siemens

    Umsatzplus bei Siemens

    Im ersten Quartal des neuen Geschäftsjahres lagen Auftragseingang, Umsatzerlöse sowie der Gewinn nach Steuern der Siemens AG über den Werten des Vorjahresquartals.

    mehr lesen: Umsatzplus bei Siemens

  • IIoT-System mit überarbeitetem Interface

    IIoT-System mit überarbeitetem Interface

    Bei der Arbeit an der neuen Version der Ixon-IIoT-Cloud haben die Entwickler insbesondere die Themen Kollaboration und Benutzerfreundlichkeit in den Mittelpunkt gerückt. Der Hersteller schreibt, die Erweiterung eng an den…

    mehr lesen: IIoT-System mit überarbeitetem Interface

  • Mapal erweitert Geschäftsleitung

    Mapal erweitert Geschäftsleitung

    Mapal hat die Geschäftsleitung um Jacek Kruszynski und Siegfried Wendel erweitert. Der Wechsel fand bereit am 1. Oktober 2020 statt und soll dem Unternehmen helfen, die Kernkompetenzen zu stärken.

    mehr lesen: Mapal erweitert Geschäftsleitung

  • Proalpha-Unternehmensgruppe wächst

    Proalpha-Unternehmensgruppe wächst

    Curecomp gehört zukünftig zur Proalpha-Gruppe, wie der ERP-Anbieter am Montag mitgeteilt hat. Zudem erwarb der ERP-Anbieter eine Mehrheitsbeteiligung am Softwarehaus Böhme & Weihs.

    mehr lesen: Proalpha-Unternehmensgruppe wächst

  • Automobilindustrie erwartet Besserung

    Automobilindustrie erwartet Besserung

    Die deutschen Automobilbauer und ihre Zulieferer blicken etwas positiver in die Zukunft als noch Ende des vergangenen Jahres. Der Anstieg in der aktuellen Ifo-Befragung fällt jedoch nur gering aus.

    mehr lesen: Automobilindustrie erwartet Besserung