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FullStaQD

Projektbeschreibung
FullStaQD ist das zentrale Vorhaben zum Aufbau eines ganzheitlichen Quantencomputing-Software-Stacks in Deutschland und zugleich das Leitprojekt des Technologieprogramms QC Next. Das Konsortium entwickelt eine übergreifende Referenzarchitektur als Integrationsrahmen für die verschiedenen Schichten des Stacks und verbindet bestehende Lösungen mit neu entwickelten Komponenten. Ziel ist es, eine belastbare, offene und modular aufgebaute Software-Infrastruktur zu schaffen, die konkrete Anwendungen unterstützt und den Einsatz von Quantencomputing in Wissenschaft und Wirtschaft erleichtert.

Herausforderung und Innovation
Eine zentrale Herausforderung im Quantencomputing besteht darin, die bislang oft fragmentierte Softwarelandschaft in ein durchgängiges und anschlussfähiges Gesamtsystem zu überführen. Viele bestehende Lösungen sind auf einzelne Komponenten oder spezielle Hardwareplattformen ausgerichtet, setzen hohes Expertenwissen voraus und sind nur begrenzt interoperabel.
FullStaQD setzt hier an, indem das Projekt eine einheitliche Referenzarchitektur mit standardisierten, offenen Schnittstellen entwickelt. Innovativ ist dabei der ganzheitliche Ansatz über alle Ebenen des Software-Stacks hinweg – vom Physical Layer über den System Layer bis zum Application Layer und zu übergreifenden Querschnittsthemen.

Lösungsansatz
FullStaQD entwickelt einen modularen, mehrschichtigen Quantencomputing-Software-Stack, der sich an der übergeordneten Referenzarchitektur orientiert. Dazu werden zunächst die erforderlichen Komponenten, Layer und Schnittstellen definiert und bestehende Lösungen aus Forschung und Entwicklung in einen gemeinsamen Rahmen überführt.
Der Stack ist so angelegt, dass einzelne Bausteine unabhängig weiterentwickelt, ergänzt und auf unterschiedliche Hardwareplattformen ausgerichtet werden können. Gleichzeitig soll er sich nahtlos in bestehende klassische HPC-Infrastrukturen integrieren lassen, um hybride Arbeitsabläufe aus klassischem Rechnen und Quantencomputing zu ermöglichen. Ergänzend werden technische Lücken durch neue Komponenten geschlossen, Referenzimplementierungen aufgebaut und konkrete End-to-End-Software-Stacks für spezifische Anwendungen praktisch validiert.

Use Cases
FullStaQD validiert seine Referenzarchitektur und konkrete Stack-Instanzen anhand praktischer Anwendungen der Use-Case-Partner DB Systel (Personenerkennung im Gleisfeld, Zugumlaufplanung) und Bundesdruckerei ((Quanten-)Computer-gestützte resiliente Policy-Gestaltung).
Ziel ist es, den Stack auf konkrete Einsatzgebiete abzustimmen und Anwendungen auf einem hohen Abstraktionsniveau zu ermöglichen, ohne tiefes Fachwissen über die Quantenhardware vorauszusetzen. Im Mittelpunkt stehen anwendungsnahe End-to-End-Implementierungen, die die Nutzbarkeit des Stacks in realistischen Szenarien demonstrieren.

Marktperspektive und Produktversprechen
FullStaQD schafft die Grundlage für eine stärker interoperable und praktisch nutzbare Quantencomputing-Software-Infrastruktur in Deutschland. Durch die Open-Source-Veröffentlichung der Referenzarchitektur und die Bereitstellung von Blueprints für eine schnelle Instanziierung wird eine Nutzung des Software-Stacks über das Projektende hinaus sichergestellt.
Der modulare Aufbau, offene Schnittstellen und die Orientierung an konkreten Anwendungen ermöglichen Software-as-a-Service-Geschäftsmodelle, erleichtern Anwendungsunternehmen den Zugang zu Quantencomputing und verbessern die Einbindung in bestehende industrielle Prozesse. Langfristig stärkt das Projekt die Wettbewerbsfähigkeit des Standorts Deutschland, verringert unerwünschte Abhängigkeiten auf der Softwareseite und unterstützt den Aufbau eines tragfähigen Quantencomputing-Ökosystems.

Konsortium

  • Fraunhofer IAO (Projektleitung)
  • Bundesdruckerei GmbH
  • DB Systel GmbH
  • eleQtron GmbH
  • Fraunhofer FOKUS
  • FZI Forschungszentrum Informatik
  • Kipu Quantum GmbH
  • Karlsruher Institut für Technologie
  • Parity Quantum Computing Germany GmbH
  • Technische Universität München

Laufzeit
Dezember 2025 bis Mai 2029

Budget
Gesamtvolumen: 20,4 Mio. €
Fördermittel: 14,1 Mio. €