Kvantumszámítástechnika: Magas jövőbeli potenciál az ipar számára

A szövetségi kormány Kvantumszámítástechnikai Útiterve azt tűzte ki célul, hogy Németország az európai partnerekkel együttműködve képes legyen a következő tíz éven belül működőképes kvantumszámítógépet építeni és üzemeltetni. Ez megmutatja, milyen potenciál rejlik ebben a technológiában, és milyen fontos a gazdaság és a tudomány számára is. A kvantumszámítógépek képesek rendkívül összetett feladatok megoldására, és számos területen hasznosak lehetnek: »A kvantumszámítógépek ígéretes áttörést jelentenek a gépi tanulás és a mesterséges intelligencia terén«, mondja Olga Meyer a DigITools kompetenciaközpontból, aki a SEQUOIA-t a Fraunhofer IPA oldaláról vezeti. »A kvantumszámítógépek nagyon gyorsan tudják értékelni a hatalmas, összetett adathalmazokat. Ennek a kapcsolatnak a potenciálja már néhány éven belül hatással lehet számos gazdasági ágazatra – például az orvoslásra, logisztikára, energiára, pénzügyi és biztosítási szektorra –, felgyorsíthatja a meglévő alkalmazási eseteket, és teljesen újakat is lehetővé tehet.«

A gyártási folyamattervezés és erőforrás-optimalizálás jobbá tehető, a robotok finomabb mozgásokat hajthatnak végre, és az önjáró szállítójárművek hatékonyabban alkalmazhatók a logisztikában. Más országokkal folytatott versenyben Németország még inkább megerősítheti pozícióját, mint jövőbemutató technológiai központ. A projektkonszernum, amelyet a Fraunhofer IAO vezet, most a SEQUOIA projektben kutat és fejleszt tovább, hogy a kvantumszámítástechnikát az ipar számára hasznosíthatóvá tegye. A projekt nevének rövidítése a szoftverfejlesztést jelenti ipari, hibrid kvantumalkalmazások és -algoritmusok számára.

Igények azonosítása a gazdasági hasznosítás lehetővé tétele érdekében

A SEQUOIA fő céljai az új módszerek, eszközök és megközelítések kutatása, fejlesztése és tesztelése a kvantumszámítástechnika terén, hogy a jövőben a lehető legjobb felhasználásukat biztosítani tudják. »A kvantumszámítógép azonban nem teszi feleslegessé a hagyományos számítógépeket«, mondja Meyer. »A kulcs a optimális alkalmazáshoz a úgynevezett hibridizáció lehet, ahol mind a hagyományos számítógépek, mind a kvantumrendszerek együttesen kerülnek alkalmazásra. Mindkettőnek vannak korlátai, de a hibridizációval ezeket fel lehet oldani. Pontosan ezt kell a projektben gyakorlatban vizsgálni.«

A SEQUOIA projektben ezért különösen a következő három témakör kerül a középpontba:

- Az alkalmazási központ felépítése a kvantumszámítástechnika számára
Olyan demonstrálható alkalmazásokat és algoritmusokat fejlesztenek, amelyek többek között az alábbi területeken használhatók: gyártás, fejlesztés, ipari robotika és logisztika, energia, pénzügy, mobilitás és egészségügy.
- Komponenskészlet fejlesztése
Hogyan nézhet ki a hagyományos rendszerek és kvantumszámítógépek közötti együttműködés? A szoftverkomponensek biztosítása a hibrid kvantumalkalmazásokhoz és -algoritmusokhoz megoldhatja ezt a kérdést.
- A SEQUOIA modell fejlesztése a kvantumszoftver- engineeringhez
Hogyan néz ki a szoftver életciklusa a hibrid kvantumalkalmazások számára? Milyen folyamatok és legjobb gyakorlatok léteznek a fejlesztés, tesztelés és üzemeltetés terén?

A projekt alapját az IBM által biztosított »Q System One« hardver képezi, valamint további kvantumszámítógépek a felhőn keresztül. A Baden-Württemberg-i Fraunhofer Kvantumszámítástechnikai Kompetenciaközpont és a Freiburgban működő Fraunhofer Alkalmazott Szilárdtestfizikai Intézet (IAF) közösen teremtik meg az alapokat a következő generációs nagy teljesítményű számítógépek alkalmazásközeli kutatásához. Ide tartoznak a technikai keretek, az IBM-technológiák alkalmazási know-how-ja, saját szimulációs és szoftverfejlesztő klaszterek, valamint megfelelő képzési lehetőségek és helyiségek.

„A projekt célja, hogy megértést alakítson ki az alkalmazási területek jellemzéséhez, a potenciálok rendszeres értékeléséhez, és személyre szabott megoldás-elemeket biztosítson. Emellett hozzájárulunk ahhoz, hogy Baden-Württemberg a kvantumszámítástechnika kutatásának és fejlesztésének helyszíneként ismertté váljon a nyilvánosság körében is“, mondja Falko Kötter, a projektvezető és a Fraunhofer IAO tudományos munkatársa.

Tájékoztató »Kvantumszámítástechnika« – a kutatástól a vállalatig

A projekt nyitóeseményén, 2021. március 2-án, a résztvevők információkat kapnak arról, milyen potenciálokat kínál a kvantumszámítástechnika, és hogyan vehetnek részt a vállalatok a SEQUOIA projekt keretében zajló fejlesztésben. Így átültethetik saját vállalatukra az alkalmazási területeket és felhasználási lehetőségeket, és képessé válnak arra, hogy alakítsák a technológia fejlődési útjait. Emellett további képzési és hálózatépítési lehetőségekről is tájékoztatnak, hogy a kvantumszámítástechnika iránt érdeklődő vállalatokat összekapcsolják és ösztönözzék a párbeszédet.

A Baden-Württemberg-i Gazdasági, Munkaügyi és Lakásügyi Minisztérium 19 millió euróval támogatja a SEQUOIA projektet, valamint további öt kutatási hálózati projektet a Baden-Württemberg-i Fraunhofer Kvantumszámítástechnikai Kompetenciaközpont keretében.

A projektpartnerek között szerepel a Fraunhofer IPA mellett a Fraunhofer IAO, a Fraunhofer IAF, a Stuttgart-i és a Tübingen-i egyetemek, a FZI Informatikai Kutatóközpont, valamint gazdasági szereplők. A társult partnerek és további közvetítők, például a Bitkom szövetség, biztosítják a sikeres átvitelt a gazdaságba és a tudományba.