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



  • Konjunkturerholung in der Digitalbranche setzt sich fort

    Konjunkturerholung in der Digitalbranche setzt sich fort

    Im Juli ist der Bitkom-Ifo-Digitalindex erneut gestiegen — der dritte Anstieg in Folge. Die Bitkom-Branche blickt zudem wieder in die Zukunft. Die Erwartungen an das nächste halbe Jahr liegen wider…

    mehr lesen: Konjunkturerholung in der Digitalbranche setzt sich fort

  • Roland Busch folgt auf Joe Kaeser

    Roland Busch folgt auf Joe Kaeser

    Siemens stellt sein Topmanagement um: Roland Busch übernimmt ab Oktober die Verantwortung für das Geschäftsjahr 2021. Auf der Hauptversammlung nächsten Februar löst Busch Topmanager Joe Kaeser als Vorstandsvorsitzenden ab. Digital…

    mehr lesen: Roland Busch folgt auf Joe Kaeser

  • Weniger Aufträge im ersten Halbjahr

    Weniger Aufträge im ersten Halbjahr

    Die durch Handelsstreitigkeiten und politische Verwerfungen geschwächte Weltkonjunktur wurde durch die Covid-19-Pandemie zusätzlich getroffen. Das zeigt sich auch am deutlichen Orderminus im Maschinen- und Anlagenbau.

    mehr lesen: Weniger Aufträge im ersten Halbjahr

  • Alexander Kläger ist neuer SAP Deutschland-Chef

    Alexander Kläger ist neuer SAP Deutschland-Chef

    Mit Alexander Kläger hat SAP Deutschland seit dem 1. August einen neuen Geschäftsführer. Der 49-Jährige ist seit 2012 für den Software-Konzern tätig.

    mehr lesen: Alexander Kläger ist neuer SAP Deutschland-Chef

  • Schwachstellen priorisieren und beheben

    Schwachstellen priorisieren und beheben

    Mit der Vulnerability Mitigation App (VMA) stellt Tufin eine Applikation zur Verfügung, die es Unternehmen ermöglicht, Bedrohungen zu priorisieren und auf diese Weise eine effektive Fehlerbehebung und automatisierte Risikominderung zu…

    mehr lesen: Schwachstellen priorisieren und beheben

  • Emotet ist zurück

    Emotet ist zurück

    Bereits im Februar 2020 berichteten wir von einem Cyberangriff mit dem Trojaner Emotet auf das Berliner Kammergericht. Mehr als 160 Tage nach der letzten bekannten Verbreitung der Schadsoftware konnten Sicherheitsforscher…

    mehr lesen: Emotet ist zurück

  • Kein Unternehmen kommt ohne IoT-Sicherheit aus

    Kein Unternehmen kommt ohne IoT-Sicherheit aus

    Das Internet der Dinge setzt sich in großem Stil durch, weil die potenziellen Vorteile immens sind. Ob es sich um Gebäude- und Straßenlichtsensoren, Überwachungskameras, IP-Telefone, Point-of-Sale-Systeme, Konferenzraumtechnik und vieles mehr…

    mehr lesen: Kein Unternehmen kommt ohne IoT-Sicherheit aus

  • Unternehmen sollten mehr auf Sicherheitsexperten setzen

    Unternehmen sollten mehr auf Sicherheitsexperten setzen

    In jedem dritten Unternehmen (28 Prozent) gab es im letzten Jahr mindestens einen gravierenden Sicherheitsvorfall. Das sind 2 Prozent mehr als noch ein Jahr zuvor. Meist handelte es sich dabei…

    mehr lesen: Unternehmen sollten mehr auf Sicherheitsexperten setzen

  • Simulation Day in München

    Simulation Day in München

    Welche Am 24. September 2020 lädt Machineering Interessenten zum 4. Simulation Day nach München ein. Vor Ort lernen die Teilnehmer die Vorteile und Einsatzmöglichkeiten der Simulationssoftware industrialPhysics kennen.

    mehr lesen: Simulation Day in München

  • Mait übernimmt IT-On.Net Süd

    Mait übernimmt IT-On.Net Süd

    Die Mait-Gruppe übernimmt das baden-württembergische IT-Systemhaus IT-On.NET Süd. Mit dem Erwerb will die Unternehmensgruppe ihr IT-Geschäftsfeld ausbauen.

    mehr lesen: Mait übernimmt IT-On.Net Süd

  • EDAG baut Standort in Ingolstadt aus

    EDAG baut Standort in Ingolstadt aus

    Software- und Digitalisierungs-Hub EDAG baut Standort in Ingolstadt aus Der EDAG-Standort Ingolstadt soll zum ganzheitlichen Entwicklungszentrum und zu einem Software- und Digitalisierungs-Hub ausgebaut werden. Dazu wird der Standort auf über…

    mehr lesen: EDAG baut Standort in Ingolstadt aus

  • IAB-Arbeistmarktbarometer legt weiter zu

    IAB-Arbeistmarktbarometer legt weiter zu

    Nach dem durch die Corona-Krise verursachten Rückgang im April, entwickelt sich das IAB-Arbeitsmarktbarometer weiterhin positiv. Im Juli legte der Frühindikator 3,1 Punkte zu.

    mehr lesen: IAB-Arbeistmarktbarometer legt weiter zu