Mit Q-VERSE ist ein europäisches Forschungsprojekt gestartet, das die Entwicklung eines gemeinsamen Software-Stacks für Quantencomputer vorantreiben soll. Grundlage ist das Open-Source-Framework Eclipse Qrisp, das eine hardwareunabhängige Programmierung ermöglichen soll. Fraunhofer FOKUS koordiniert das über drei Jahre mit 4,9 Millionen Euro geförderte EU-Projekt. Ziel ist es, die Interoperabilität verschiedener Quantentechnologien zu verbessern und deren Einsatz in unterschiedlichen Branchen zu erleichtern.
Europa arbeitet an einer gemeinsamen Softwarebasis für Quantencomputer. Das im September gestartete Forschungsprojekt Q-VERSE verfolgt das Ziel, einen interoperablen und hardwareunabhängigen Quantum Software Stack zu entwickeln. Damit sollen Quantenanwendungen künftig unabhängig von der zugrunde liegenden Hardwarearchitektur programmiert und auf unterschiedlichen Plattformen eingesetzt werden können.
Im Mittelpunkt steht das von Fraunhofer FOKUS initiierte Open-Source-Framework Eclipse Qrisp. Es bildet die technologische Grundlage für die Entwicklung gemeinsamer Werkzeuge und Softwarekomponenten. Diese sollen dazu beitragen, die Programmierung von Quantencomputern zu vereinheitlichen und die Entwicklung skalierbarer Anwendungen zu unterstützen. Gleichzeitig verfolgt das Projekt das Ziel, Europas technologische Souveränität im Bereich der Quantensoftware zu stärken.
Die angestrebte Plattform soll Entwicklern ermöglichen, Anwendungen für unterschiedliche Quantencomputer zu erstellen, ohne diese jeweils an eine bestimmte Hardwarearchitektur anpassen zu müssen. Dadurch könnten Entwicklungsaufwand und technische Abhängigkeiten reduziert werden.
„Mit Q-VERSE sollen Entwicklerinnen und Entwickler zukünftig Quantenanwendungen Hardware-unabhängig schreiben können – eine Art Linux für Quantencomputer“, sagt Prof. Dr. Nikolay Tcholtchev, Gruppenleiter Quality Engineering für Urbane IKT und Quantencomputing, von Fraunhofer FOKUS.
Eclipse Qrisp als gemeinsamer Programmierstandard
Ein wesentlicher Bestandteil des Projekts ist die Weiterentwicklung und Standardisierung von Eclipse Qrisp. Fraunhofer FOKUS und die beteiligten Forschungseinrichtungen und Unternehmen wollen das Framework als gemeinsamen Standard für die Programmierung von Quantencomputern etablieren.
Die hardwareunabhängige Ausrichtung soll insbesondere die Interoperabilität unterschiedlicher Quantentechnologien verbessern. Anwendungen könnten dadurch auf verschiedenen Plattformen eingesetzt werden, ohne für jede Hardwareumgebung vollständig neu entwickelt werden zu müssen.
Mit einem einheitlichen Software-Stack sollen zudem die Voraussetzungen geschaffen werden, Quantenanwendungen leichter zugänglich zu machen und ihre Skalierbarkeit zu verbessern. Die geplanten Werkzeuge sollen dabei nicht nur die Entwicklung, sondern auch den plattformübergreifenden Einsatz entsprechender Software unterstützen.
Einsatzmöglichkeiten in IT-Sicherheit und Industrie
Die Projektpartner sehen Anwendungsmöglichkeiten in mehreren Branchen. Dazu zählen insbesondere die IT-Sicherheit, Telekommunikation, Eisenbahn sowie die Portfolio-Optimierung im Finanzwesen.
In diesen Bereichen soll eine gemeinsame Softwarebasis die Entwicklung und Umsetzung unterschiedlicher Quantenanwendungen erleichtern. Entscheidend ist dabei, dass Entwickler nicht auf eine einzelne Quantentechnologie oder Hardwareplattform festgelegt sind.
Für Unternehmen und IT-Verantwortliche ist vor allem der Ansatz einer interoperablen Softwareumgebung relevant. Er zielt darauf ab, die Abhängigkeit von spezifischen Hardwarearchitekturen zu verringern und die Nutzung unterschiedlicher Quantentechnologien innerhalb einer gemeinsamen Entwicklungsumgebung zu ermöglichen.
Ob und in welchem Umfang sich die angestrebten Vorteile in konkreten Anwendungen realisieren lassen, wird von der weiteren Entwicklung und Standardisierung der Softwarekomponenten abhängen.
EU fördert Q-VERSE mit 4,9 Millionen Euro
Das Projekt trägt den vollständigen Namen „Quantum Virtual Ecosystem for a unified Runtime-agnostic Software Engineering“ und wird im Rahmen von Horizon Europe über drei Jahre mit insgesamt 4,9 Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert.
Die Koordination übernimmt Fraunhofer FOKUS. Neben dem Forschungsinstitut sind zwölf weitere Partner aus Wissenschaft und Industrie beteiligt. Zu ihnen gehören unter anderem DB Systel GmbH, die Eclipse Foundation, Multiverse, das Simula Research Laboratory und die Hochschule RheinMain.
Durch die Zusammenarbeit sollen die Voraussetzungen für einen gemeinsamen europäischen Software-Stack geschaffen werden, der unterschiedliche Quantencomputer und ihre jeweiligen Technologien miteinander verbindet. Eclipse Qrisp soll dabei als offene Grundlage für die hardwareunabhängige Entwicklung von Quantenanwendungen dienen.
Das Projekt verbindet damit die Standardisierung der Quantenprogrammierung mit dem Ziel, eine technologisch souveräne europäische Softwareumgebung aufzubauen.
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