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



  • Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

    Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

    KI-Modelle wie GPT, Llama oder Clipdienen dienen oft als Ausgangsbasis für spezialisierte KI-Modelle, die in der Wissenschaft, Industrie und nicht zuletzt in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden.

    mehr lesen: Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

  • AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

    AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

    Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik hat seine Mitglieder Anfang des Jahres zur wirtschaftlichen Entwicklung 2024 befragt.

    mehr lesen: AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

  • BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

    BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

    Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) wurde als alleinige staatliche Zertifizierungsstelle gemäß der Verordnung (EU) 2019/881 (Cybersercurity Act, CSA) bei der Europäischen Kommission (EU-KOM) notifiziert.

    mehr lesen: BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

  • Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

    Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

    Unter dem Motto ‚One Logicalis‘ firmieren die Logicalis-Tochterunternehmen Siticom und Orange Networks künftig ebenfalls als Logicalis – unter gemeinsamer Führung mit der Logicalis GmbH.

    mehr lesen: Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

  • Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

    Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

    Im vergangenen Jahr konnten die Hersteller von Fördertechnik und Intralogistik aus Deutschland den konjunkturellen Herausforderungen trotzen.

    mehr lesen: Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

  • Kooperation von Dürr und Grob

    Kooperation von Dürr und Grob

    Dürr und Grob setzen ihre strategische Kooperation im Bereich Produktionstechnologie für Batteriezellen fort. Der dritte Gründungspartner, der Maschinenbauer Manz, ist ausgestiegen.

    mehr lesen: Kooperation von Dürr und Grob

  • Wo Deutschland Exportweltmeister ist

    Wo Deutschland Exportweltmeister ist

    Bestimmte Medikamente, chemische Halbstoffe, optische Mikroskope: Bei all diesen Waren ist Deutschland besonders stark und dominant im Export.

    mehr lesen: Wo Deutschland Exportweltmeister ist

  • Jan Stoces wird Chief Growth Officer bei Aimtec

    Jan Stoces wird Chief Growth Officer bei Aimtec

    Der Digitalisierungsspezialist Aimtec mit Hauptsitz in Pilsen, Tschechische Republik, will seine Präsenz weiter ausbauen.

    mehr lesen: Jan Stoces wird Chief Growth Officer bei Aimtec

  • Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung fürs Rechenzentrum?

    Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung fürs Rechenzentrum?

    Nach Angaben der Internationalen Energieagentur wird sich der Stromverbrauch in Rechenzentren bis 2026 im Vergleich zu 2022 verdoppeln, wobei etwa 40 Prozent des Energiebedarfs auf die Kühlung entfallen.

    mehr lesen: Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung fürs Rechenzentrum?

  • Anexpo 2025 in Warschau

    Anexpo 2025 in Warschau

    Vom 16. bis 18. Juni 2025 stellt Anexpo in Warschau die industriellen Automatisierung in den Mittelpunkt. Zur 4. Ausgabe, organisiert von Automa.Net, werden 300 Delegierte und 150 Unternehmen aus 40…

    mehr lesen: Anexpo 2025 in Warschau

  • It’s OWL startet ‚GoProZero‘

    It’s OWL startet ‚GoProZero‘

    Das neue it’s OWL Projekt ‚GoProZero‘ will Unternehmen dazu befähigen, zirkuläre und ressourceneffiziente Produkte zu entwickeln.

    mehr lesen: It’s OWL startet ‚GoProZero‘

  • Edge Computing und IIoT – Vom Sensor in das Rechenzentrum

    Edge Computing und IIoT – Vom Sensor in das Rechenzentrum

    Komplettsystem oder Best-of-Breed? Das Angebot rund um Konnektivität, Edge Devices und industrielle Kommunikation ist vielfältig und ausgereift.

    mehr lesen: Edge Computing und IIoT – Vom Sensor in das Rechenzentrum