Quantencomputing-Kompetenzen der Fraunhofer-Institute

Willkommen auf unserer Webseite, die sich der systematischen Darstellung der Quantencomputing-Kompetenzen der Fraunhofer-Institute widmet. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist führend in der angewandten Forschung und Entwicklung und setzt Maßstäbe in der Quantencomputing-Technologie.

Auf dieser Webseite finden Sie umfassende Informationen über die Forschungsprojekte, Partnerschaften sowie die neuesten Entwicklungen im Bereich Quantencomputing. Erfahren Sie mehr über die Expertise der Fraunhofer-Institute, die von Forschung entlangs des Quantencomputing-Stacks bis zur praktischen Anwendung reicht, und entdecken Sie, wie die Fraunhofer-Gesellschaft die Zukunft der Technologie gestaltet.

Die hier aufgeführten Themen, Projekte und Initiativen werden laufend aktualisiert und ergänzt.  

Thematische Kompetenzen und Schwerpunkte

Quantum Machine Learning

Bei Quanten Maschinellem Lernen wird versucht die etablierten ML-Methoden so auf Quantencomputer zu übertragen, dass ihre theoretischen Eigenschaften erhalten bleiben, aber im besten Fall die Möglichkeit für Quantenvorteile besteht, und so z.B. hoch performante aber wesentlich dateneffizientere Lernverfahren realisiert werden. Dies ist notwendig, um von den theoretischen Ergebnissen der letzten Dekaden profitieren zu können.

 

Quantenoptimierung

Quantenoptimierung bezieht sich auf die Anwendung von Quantencomputing zur Lösung von Optimierungsproblemen. Diese Technologie nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um Informationen auf eine Weise zu verarbeiten, die herkömmliche Computer nicht leisten können. Optimierungsprobleme treten in vielen industriellen Anwendungsfeldern auf, wie z.B. in der Logistik, Mobilität und Produktion

Benchmarking

Benchmarking im Zusammenhang mit Quantencomputing bezieht sich auf systematische Verfahren und Methoden zur Bewertung und den Vergleich der Leistung von Quantencomputern und Quantenalgorithmen und ihrer Implementierung. Es ist entscheidend, um die Fortschritte in der Quantencomputing-Technologie zu messen und zu verstehen, wie gut verschiedene Quantenhardware und -software in Bezug auf bestimmte Leistungsmerkmale funktionieren.

Softwareentwicklung - Middleware

Middleware umfasst eine breite Palette von Software und Anwendungen, die grundlegende Funktionen für andere Anwendungen bereitstellen. Im Kontext von Quantencomputing ist Middleware entscheidend, um die leistungsstarke Hardware mit der passenden Software auszustatten und so die effiziente Nutzung von Quantencomputern zu ermöglichen

Softwareentwicklung - Higl-Level-Programmiersprache, Programmierframework

Im Kontext des Quantencomputings bezieht sich die Softwareentwicklung auf die Erstellung von Programmen und Anwendungen, die auf Quantencomputern ausgeführt werden können. Eine High-Level-Programmiersprache und ein Programmierframework sind dabei entscheidend, um die Komplexität der Quantenmechanik zu abstrahieren und die Programmierung zu erleichtern.

Quantensimulation

Quantensimulation im Kontext des Quantencomputings bezieht sich auf die Nutzung von Quantencomputern zur Simulation komplexer quantenmechanischer Systeme. Quantensimulation nutzt die Prinzipien der Quantenmechanik, um komplexe Systeme auf atomarer und subatomarer Ebene zu untersuchen.  

Standardisierung & Normen

Standards und Normen im Kontext des Quantencomputings sind entscheidend für die technologische Souveränität und Interoperabilität. Sie helfen dabei, ein hohes Maß an Anwendungssicherheit und Akzeptanz zu erreichen, indem sie klare, international abgestimmte regulatorische Klassifizierungen und Standardisierungen bieten. Standards und Normen im Quantencomputing sind somit von zentraler Bedeutung, um die Entwicklung und Implementierung von Quantentechnologien zu fördern.

Post-Quantum Kryptografie

Quantencomputing hat das Potenzial, viele der derzeitigen kryptografischen Verfahren zu brechen, was die Notwendigkeit von Post-Quanten-Kryptografie (PQC) hervorruft. PQC umfasst kryptografische Verfahren, die auch gegen Angriffe von Quantencomputern resistent sind und somit die Sicherheit in einer zukünftigen Ära von Quantencomputern gewährleisten sollen. Diese neuen kryptografischen Methoden sind entscheidend, um die Integrität und Vertraulichkeit von Daten auch in einer Welt mit leistungsfähigen Quantencomputern zu schützen.

 

 

Hier finden Sie eine Auswahl an konkreten QC-Projekten, die derzeit an den Fraunhofer-Instituten des Kompetenzenetzwerks laufen. 

Anwendungsszenarien & Use Cases

Quantencomputing hat das Potenzial, komplexe Probleme zu lösen, die für klassische Computer unzugänglich sind, indem es die Prinzipien der Quantenmechanik nutzt. Komplexe Systeme in Wirtschaft und Industrie könnten analysiert werden, die Komplexität molekularer und chemischer Wechselwirkungen entflechtet, komplizierte Optimierungsprobleme bewältigt und Künstliche Intelligenz leistungsfähiger gemacht werden. Die Fraunhofer-Gesellschaft hat es sich zur Aufgabe gemacht, die vielfältigen Potenziale von Quantencomputing für wirtschaftliche und wissenschaftliche Anwendungen zu erforschen. Um konkreter zu werden: Anwendungsfälle umfassen so beispielsweise die Optimierung von Lieferketten, die Entwicklung neuer Medikamente und die Verbesserung von Verschlüsselungstechniken.

Die einzelnen Fraunhofer-Institute sind Experten mit tiefem Domainwissen, das eingebracht werden kann, um industrielle Probleme auf Quantencomputer zu portieren. Darüber hinaus kann durch die Anwendungsexpertise eingeschätzt werden, welche Vereinfachung möglich sind und wo exakte Lösungen notwendig sind.

Quantencomputing-Initiativen mit Fraunhofer-Beteiligung

Die Zusammenarbeit im Bereich Quantencomputing ist von entscheidender Bedeutung, um die komplexen Herausforderungen dieser aufstrebenden Technologie zu bewältigen. Durch die Kooperation von Forschungseinrichtungen, Industrie und Regierungen können Ressourcen und Fachwissen gebündelt werden, um innovative Lösungen zu entwickeln und die technologische Entwicklung zu beschleunigen. Diese Zusammenarbeit fördert den Wissenstransfer, ermöglicht den Zugang zu spezialisierten Infrastrukturen und schafft Synergien, die für den Fortschritt in der Quantenforschung unerlässlich sind. Darüber hinaus trägt sie dazu bei, die technologische Souveränität zu stärken und die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.

Munich Quantum Valley (MQV)

Das MQV fördert die Quantenwissenschaft und -technologien in Bayern mit dem Hauptziel, wettbewerbsfähige Quantencomputer zu entwickeln und zu betreiben. Es verbindet Forschung, Industrie, Geldgeber und die Öffentlichkeit, um einen effizienten Wissenstransfer von Forschung zur Industrie zu ermöglichen.

Quantum BW

Quantum BW ist eine Innovationsinitiative in Baden-Württemberg, die darauf abzielt, die Quantenrevolution voranzutreiben und quantentechnologische Forschung in praktische Anwendungen zu überführen. Sie vereint wissenschaftliche und wirtschaftliche Expertise, um Netzwerke zu stärken und sichtbar zu machen.

PlanQK

PlanQK ist eine Plattform, die den Zugang zu verschiedenen Quanten-Backends und Simulatoren ermöglicht und die Zusammenarbeit zwischen Forschern, Entwicklern und Endnutzern fördert. Das Projekt wurde von der Anaqor AG in Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz entwickelt.

Quantum Valley Lower Saxony (QVLS)

QVLS vereint die niedersächsische Quantenexpertise aus Wissenschaft, Industrie und Politik, um die Forschung und den Transfer von Quantentechnologien im globalen Wettlauf zu fördern.

QBN - Quantum Business Network

QBN ist ein weltweites Innovationsnetzwerk für Quantentechnologien, das Wachstum, Zusammenarbeit und den Dialog zwischen Industrie, Wissenschaft und Politik fördert. QBN organisiert Veranstaltungen und bietet Mitgliedern Zugang zu einem internationalen Netzwerk.

CQSE - Center for Quantum Science and Engineering

CQSE ist eine Initiative von Fraunhofer und dem Forschungszentrum Jülich, die darauf abzielt, die Entwicklung und Nutzung von Quantentechnologien, insbesondere Quantencomputing, voranzutreiben.