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Anwendungen QC-Fernzugriff Dresden, Köln
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Ziel

Wir stellen die technische Infrastruktur für den Zugang zu den Quantencomputern der DLR QCI her und betten diesen in eine Entwicklungsumgebung ein, die einen niedrigschwelligen Einstieg zum Ausführen von Quantenalgorithmen auf echter und simulierter Hardware bietet. Dafür stellen wir den Nutzenden innerhalb der Entwicklungsumgebung eine Reihe von beispielhaften Quantenalgorithmen und modernste Kompilierungsmethoden zum Ausführen der Anwendungen bereit.

Das DLR erwirbt im Laufe der kommenden Jahre Quantencomputer zur Nutzung durch Mitarbeitende des DLR, aber auch durch externe Projektpartner aus Wissenschaft, Behörden und Industrie. In diesem Projekt soll eine Plattform, bestehend aus Zugangssoftware und einer Datenbank von Beispielanwendungen, entwickelt werden, die einen niedrigschwelligen Zugang zu den DLR-Quantencomputern ermöglicht. Die Software-Plattform koordiniert den Datentransfer zwischen klassischen Computern und Quantencomputern und orchestriert die Ausführung der Berechnungsteile. Die geplante Einbindung von im DLR entwickelten Kompilierungsmethoden in diese Entwicklungsumgebung ermöglicht es, die entwickelten Quantenalgorithmen in eine für die jeweils ausgewählten DLR-Hardware ausführbare und optimierte Form zu bringen.

Motivation

Die vom DLR angeschafften Quantencomputer werden einerseits genutzt, um neue Quantenalgorithmen und Quantencompiler zu entwickeln, andererseits sollen sie als Plattform für die Entwicklung kompletter Anwendungen dienen, die ihrerseits auf der Anwendung von Quantenalgorithmen beruhen. Im Gegensatz zu klassischer Hardware erfordert die Entwicklung auf Quantencomputern völlig neue Programmierparadigmen. Diese Paradigmen basieren auf Expertenwissen, das nicht im Rahmen üblicher Ingenieurs- oder Informatikstudiengänge vermittelt wird. Deshalb ist es wichtig, den Zugang zu dieser neuen Technologie möglichst niedrigschwellig zu gestalten, um die Quantencomputer möglichst effektiv zu nutzen und das nötige Fachwissen effektiv in Wissenschaft und Industrie zu transferieren.

Herausforderung

Um die Nutzung der DLR-Quantencomputer mit möglichst geringen Hürden zu ermöglichen, adressieren wir im Rahmen dieses Projektes drei Aspekte der aktuell hohen Nutzungshürde von Quantencomputern: Wir entwickeln anwenderfreundliche Entwicklungsumgebungen und Schnittstellen zur Bereitstellung der Quantencomputer an Nutzende. Wir entwickeln Compiler zur Übersetzung der entwickelten Anwendungen auf die Quantencomputer und stellen diese in den oben genannten Entwicklungsumgebungen und Schnittstellen zur Verfügung, welche die Nutzeranwendungen automatisch in optimierte Quantenschaltkreise übersetzen und auf der Hardware ausführen. Und wir stellen eine Datenbank von Quantenalgorithmen zur Verfügung, die in komplexere Anwendungen eingebunden werden können und diese in den oben genannten Entwicklungsumgebungen und Schnittstellen zur Verfügung stellen.

Publikationen