Innovationskonzept QC Next

Quantencomputing (QC) ist ein junges, dynamisches Forschungs- und Entwicklungsfeld, an das hohe Erwartungen für die Zukunft geknüpft sind. Durch die Fähigkeit, Problemstellungen zu lösen, die mit klassischen Computern auf Grund ihrer Komplexität nicht bzw. nicht in angemessener Zeit gelöst werden können, verspricht Quantencomputing große Wertschöpfungspotenziale in verschiedensten Branchen zu heben.

Die Erschließung der tatsächlichen Nutzung befindet sich in vielen Bereichen der Wirtschaft bereits auf dem Weg, allerdings erlauben heute verfügbare Quantenrechner, aufgrund der limitierten Hardware, meist nur exemplarische Implementierungen zur Erprobung. Hinzu kommt, dass die Programmierung und Nutzung von Quantencomputern heute noch ein hohes Maß an Aufwand, Fachexpertise und Maßarbeit erfordert, was den Zugang zu dieser Technologie für viele Unternehmen deutlich einschränkt. Ziel ist es daher, die Entwicklung von QC-Anwendungen durch Vorgehens- und Schichtenmodelle zu abstrahieren, zu systematisieren und gleichermaßen zu vereinfachen. Erste Ansätze in diese Richtung entstanden beispielsweise im Technologieprogramm „Quanten-Computing – Anwendungen für die Wirtschaft“ des BMWK.

Im Innovationskonzept QC Next soll daher unter Einbeziehung des aktiven Quantencomputing-Ökosystems ein Konzept für die Entwicklung einer Referenzarchitektur eines übergreifenden Quantencomputing Software Stacks entwickelt werden. Dafür sollen die unterschiedlichen, vorliegenden Entwicklungsansätze zusammengeführt, vereinheitlicht und um ein effizientes Engineering-Modell für QC-Anwendungen vervollständigt werden. Darüber hinaus geht es um die Erarbeitung und Bereitstellung von Entwicklungstools - etwa von Hochsprachen für die vereinfachte Programmierung von Quantencomputern. Das Ergebnis soll gleichermaßen breite Akzeptanz finden und bereits vorhandene Entwicklungen zur Vermeidung von Doppelarbeit aufgreifen. Auch soll die rasche Einbindung von QC-Lösungen in vorhandene industrielle Prozesse ermöglicht werden, damit Unternehmen schneller praktische Erfahrung sammeln können.

Zentrale Herausforderungen dabei sind offene und einheitliche Schnittstellenlösungen von der Hardware zur Anwendung als auch aus den Use Case Interessen der Anwender heraus, begleitet durch entsprechende Erfordernisse in der Standardisierung. Ein solch transparenter und modularer Software Stack kann die Schaffung effizienter QC-Wertschöpfungsketten unabhängig von der Marktmacht großer internationaler Anbieter begünstigen und somit die technologische Souveränität der deutschen und europäischen Wirtschaft stärken.

Auf Basis tragfähiger Ergebnisse des Innovationskonzepts QC Next soll ein den o. g. Zielen entsprechendes Technologieprogramm des BMWK aufgesetzt werden.

Projektstruktur: Innovationskonzept (3 Partner)

Partner: Fraunhofer-IAO, Karlsruher Institut für Technologie, Kipu Quantum GmbH

Laufzeit: 15.08.2024 - 31.03.2025

Förderung: 208.781,77 € (Gesamtvolumen: 259.013,16 €)