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SPP 2514:  Quantum Software, Algorithmen und Systeme - Konzepte, Methoden und Werkzeuge für den Quanten-Softwarestack

Fachliche Zuordnung Informatik, System- und Elektrotechnik
Mathematik
Physik
Förderung Förderung seit 2025
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541030623
 
Quantencomputer versprechen die Lösung von Rechenproblemen, die mit klassischen Mitteln nicht effizient gelöst werden können. Um dieses Potenzial der aufkommenden Quantenhardware jedoch letztendlich nutzen zu können, ist grundlegende Forschung in der Methodenentwicklung erforderlich, da ähnlich wie beim klassischen Computing auch beim Quantencomputing die Wertschöpfung aus der Software kommen wird. Dieses Schwerpunktprogramm verfolgt einen interdisziplinären Ansatz, der Ideen aus Informatik, Physik, Mathematik und Ingenieurwissenschaften in einer konzertierten Anstrengung zur Entwicklung methodischer Bausteine entlang des gesamten Quantensoftware-Stacks kombiniert. Es zielt darauf ab, grundlegende Konzepte, Methoden und Werkzeuge zu entwickeln und zu bewerten, um die Erfüllung des genannten Potenzials zu erleichtern und Hindernisse bei der Entwicklung eines vollständigen Stacks für Quantencomputing zu überwinden. Dieses Schwerpunktprogramm strebt wissenschaftliche Fortschritte entlang des gesamten Quantensoftware-Stacks an. Dies beginnt mit den Grundlagen der Quantenalgorithmen und ihren Wurzeln in der Quantenphysik und geht hin zu neuartigen algorithmischen Konzepten sowie Strategien zur Fehlerminderung und -korrektur. Um diese Algorithmen zu beschreiben, werden Quantenprogrammiermodelle mit geeigneten Abstraktionsebenen benötigt, die auch die Integration hybrider Rechenkonzepte ermöglichen. Um Quantenprogramme auf tatsächlichen Hardwareplattformen ausführen zu können, sind Kompilierungstechniken und Laufzeitinfrastrukturen erforderlich, die die Besonderheiten von Hardwareplattformen berücksichtigen, die klassische und HPC-Komponenten integrieren. Orthogonal dazu ist für die Entwicklung hybrider Quantencomputersysteme Design- und Engineering-Unterstützung erforderlich, die HW/SW-Co-Design und EDA-Prinzipien umfasst. Um die entwickelten Konzepte, Methoden und Werkzeuge zu evaluieren, sind geeignete Verifiikations- und Validierungstechniken für Quantensoftware und -systeme erforderlich, die den gesamten Quantencomputer-Stack durchdringen.
DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug Japan

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