Die Quanteninformatik bietet ein großes Potenzial, um klassische Berechnungen, die auf aktuellen Höchstleistungsrechnerinfrastrukturen (HPC) laufen, auf eine neue Ebene zu heben. Obwohl die Quanteninformatik noch in den Kinderschuhen steckt, ermöglichten die ersten Quantencomputer (QC), wie der IBM Q System One, der Wissenschaft und der Industrie, mit der Entwicklung spannender Lösungen zu beginnen, die auf derzeitigen Computersystemen nicht realisierbar sind.
Das Projekt SEQUOIA End-to-End ermöglichte es der Forschung und Industrie, die Möglichkeiten, die das Quantencomputing bietet, zu bewerten und sie gemeinsam in realen Szenarien aus einer Vielzahl von Anwendungsbereichen wie Fertigung, Robotik, Energie, Mobilität und dem Gesundheitssektor zu testen. SEQUOIA End-to-End konzentriert sich auf drei Schlüsselbereiche:
Ziel war die Bewältigung aktueller Herausforderungen, die im derzeitigen Entwicklungsprozess identifiziert wurden, der mit der Identifizierung eines industriellen Quantencomputer-Anwendungsfalls beginnt, mit der Auswahl eines optimalen QC-Algorithmus fortgesetzt wird und mit der Ausführung auf einem Quantencomputer sowie der Auswertung und Interpretation der Ergebnisse endet. Hier ist der problembezogene Entwurf von Algorithmen für hybride Anwendungen der Schlüssel.
Es ist von großer Bedeutung, einfach zu verwendende Werkzeuge, Toolchains, Ansätze, Best Practices und systematisches Design während des gesamten Entwicklungsprozesses zu entwickeln und einzusetzen.
Das Projekt setzte acht industrielle Anwendungsfälle um, die in den Bereichen Produktion, Logistik, Maschinenbau und Automotive identifiziert wurden. Daraus wurden Demonstratoren und anwendungsspezifische Benchmarks entwickelt und ein Wissenstransfer in die Industrie und Gesellschaft erreicht.
Ein Hauptziel von SEQUOIA End-to-End war es, die Engpässe im gesamten Quantensoftware-Entwicklungsprozess transparent zu machen und mithilfe von ganzheitlichem Quantensoftware-Engineering performante, automatisierte und kontrollierbare End-to-End-Lösungen zu erforschen und bereitzustellen, um den industriellen Einsatz von hybriden Quantenanwendungen und -algorithmen in Zukunft zu ermöglichen.
Die Beiträge des HLRS zu SEQUOIA End-to-End zielen darauf ab, den Weg für hybride Lösungen zu ebnen, die von der Integration von HPC, KI und Quantencomputing profitieren.
01. Januar 2023 - 31. März 2024
www.iaf.fraunhofer.de
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Das HLRS ist sehr daran interessiert, wie sich Quantenprozessoren letztendlich in das Computerkontinuum einfügen und integrieren lassen. Unsere Vision ist, dass mittel- bis langfristig Quantenprozessoren mit einem kompakten Formfaktor und einer geringen Latenzzeit in einem Hochleistungsrechensystem verfügbar sein werden. Im Rahmen des SEQUOIA-End-to-End-Projekts haben wir folgende Ergebnisse erzielt:
Wenn Sie mehr über das Vorgängerprojekt HiDALGO, welches von 2018 bis 2022 im Rahmen des Horizon 2020 Programms von der EU gefördert wurde, erfahren möchten, verweisen wir Sie auf die Projektseite: www.iaf.fraunhofer.de/en/researchers/quantum-systems/quantumcomputing/sequoia.html
Abteilungsleiter, Converged Computing
