SEQUOIA
Die Potenziale des Quantencomputers nutzbar machen
Ziele
Das Verbundforschungsprojekt SEQUOIA steht für »Software-Engineering industrieller, hybrider Quantenanwendungen und -algorithmen«. Basierend auf konkreten Anwendungsfällen aus den Branchen Produktion und Entwicklung, Logistik und Mobilität, Engineering, Automotive, Energiewirtschaft, Finanzen und Versicherungen, Telekommunikation und Immobilienwirtschaft zielte das Projekt SEQUOIA auf die Erforschung, Entwicklung und Erprobung neuer Methoden, Werkzeuge und Vorgehensweisen für Quantencomputing in der industriellen Applikation.
Vorgehen
Herzstück des Forschungsprojektes war das Umsetzen und Demonstrieren von industriellen Anwendungsfällen auf dem IBM Quantum System One in Ehningen, dem ersten kommerziell nutzbaren gatterbasierten Quantencomputer in Europa. Dazu wurde ein Anwendungszentrum bestehend aus 28 Unternehmen aufgebaut, deren Use Cases gesammelt, bewertet und klassifiziert wurden. Anschließend wurden diese Anwendungsfälle nach wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Kriterien bewertet und im engen Austausch mit dem Unternehmensbeirat sechs sogenannte »Fokus Use Cases« definiert, die – als wesentliches Projektziel – mittels hybrider Quantenalgorithmen umgesetzt, getestet bzw. simuliert und auf dem IBM Quantum System One in Ehningen demonstriert wurden.
Ergebnisse
Die entwickelten Algorithmen, Werkzeuge und Methoden sind im Projekt kontinuierlich in den SEQUOIA Softwarekomponenten-Baukasten eingeflossen, um konventionellen Entwickelnden die Konstruktion von high-level Quantenlösungen zu ermöglichen und Expert*innen zu befähigen, Quantenlösungen für industrielle Use Cases schneller und effizienter zu konstruieren und auszuführen. Jene Toolings wurden über entsprechende Git-hub Repositorien Open Source zur Verfügung gestellt. Die entwickelten hybriden Lösungen der Fokus Use Cases sowie weitere applikationszentrierte Quantenalgorithmen werden als selbsterklärende, interaktive Jupyter Notebooks im »Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg« (KQCBW) über die Recheninfrastruktur des Fraunhofer IAO der breiten Öffentlichkeit niederschwellig zur Verfügung gestellt.
Als zentrales Ergebnis des Verbundforschungsprojekts »SEQUOIA« haben das Fraunhofer IAO und weitere Forschungspartner die Studie »Quantencomputing in der industriellen Applikation« veröffentlicht. Sie bietet einen weitreichenden Überblick und zeigt aktuelle Hard- und Softwarerealisierungen inklusive der gängigsten Algorithmen und industrieller Fallstudien. Ziel ist es, Unternehmen und Entwickelnde zum zielgerechten Einsatz von Quantensoftware zu befähigen. Die Studie kann unter folgendem Link kostenlos heruntergeladen werden:
