Thought Leadership
Quantencomputing-Expertise in Deutschland aufbauen und dem Mittelstand die Nutzung dieser Schlüsseltechnologie ermöglicht, das ist das Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) seit 2020 geförderten Leuchtturmprojekt PlanQK. Dafür hat ein Konsortium von wissenschaftlichen Einrichtungen, IT-Unternehmen und Anwendungsunternehmen eine Plattform und ein Ökosystem für Quantenapplikationen entwickelt.
Die Open Beta Version des Quantum App Stores wurde nun für alle assoziierten Partner freigeschaltet und ist damit für über 100 Organisationen aus Industrie und Forschung nutzbar.
Bei vielen komplexen Problemstellungen stoßen selbst leistungsstarke Computer an die Grenzen der praktischen Berechenbarkeit. Quantencomputer bieten durch neue Berechnungsmodelle ein Vielfaches der Leistung klassischer Computermodelle und Rechenverfahren. Eine effiziente und zielgerichtete Nutzung von Quantum Computing in realen Anwendungsszenarien setzt jedoch detaillierte Kenntnisse und vor allem Erfahrung im Umgang und der Nutzung entsprechender Technologien und Konzepte voraus.
Zugang zu Know-how, Daten, Algorithmen und Experten
Gerade für KMU sind die Einstiegshürden daher groß, um sich durch Quantum Computing mit neuartigen Geschäftsmodellen und Produkten am Markt zu positionieren bzw. bestehende Prozesse zu verbessern. Zwar gibt es eine große Anzahl an Algorithmen für Quantencomputer, etwa auf Webseiten, in Lehrbüchern und wissenschaftlichen Publikationen − welcher Algorithmus jedoch in welcher Situation verwendet werden kann und wie Algorithmen auf einem herstellerspezifischen Quantencomputer ausgeführt werden können, verlangt ein umfassendes Verständnis der Theorie und Technologie. Selbst wenn passende Algorithmen gefunden werden, benötigt deren Umsetzung in ausführbare Programme, tiefe Kenntnisse der Entwicklungsumgebung der jeweiligen Quantencomputer.
Aufgrund der Komplexität und Neuartigkeit dieser technologischen Trends fehlt ein einfacher Zugang zu Know-how, Daten, Algorithmen und Experten aus diesen Feldern und insbesondere der Wissensaustausch über offene Ökosysteme und Plattformen. Deshalb ist die Bildung einer breiten Community auf Basis einer gemeinsamen Plattform für den Wissens- und Technologieaustausch für Quantum Computing eine Chance, die Wirtschaft und insbesondere viele KMU zu befähigen, beide Technologiefelder zum Einsatz zu bringen und einen Zugang zu diesen zukünftigen Schlüsseltechnologien zu gewährleisten.
Lösungsansatz der PlanQK-Plattform
Genau hier setzt das Konzept von PlanQK an. Ein Konsortium von 19 Partnern aus Forschung und Industrie entwickelt unter Federführung der Berliner Softwareschmiede StoneOne und der Universität Stuttgart eine offene Plattform und Ökosystem für Quanten-Applikationen. Zum Konsortium gehören neben QC-Spezialisten, wie etwa HQS Quantum Simulations, weiteren Forschungseinrichtungen (FU Berlin, Fraunhofer Fokus, LMU München) auch namhafte Unternehmen, wie Accenture, Bundesdruckerei, Deutsche Bahn, Telekom oder Trumpf. Auch kommunale Dienstleister, wie die Aachener regio iT oder Komm.ONE, sind dabei.
Auf der Cloud-basierten PlanQK-Plattform werden durch eine Community aus QC-Experten spezielle QC-Algorithmen aus unterschiedlichsten Quellen zusammengesetzt und ihr Einsatz in Anwendungsfällen erprobt. Außerdem bietet die Plattform die Möglichkeit, Datensätze öffentlich oder in geschützten Bereichen für die Zusammenarbeit auf der Plattform bereitzustellen. Die PlanQK-Plattform liefert damit die technische Basis für den Aufbau einer Quantencomputing-Community und eröffnet ganz neue Geschäftsfelder, etwa für die Bereitstellung und Verwertung von Quanten-Applikationen für eine Vielzahl bisher unlösbarer Aufgaben.
Entwickler können Quanten-Algorithmen für die Ausführung auf der PlanQK Community Plattform ablegen oder in Form von Quantenapplikationen im PlanQK Quantum Service Store vertreiben. Kunden der PlanQK-Plattform können dort nach Algorithmen und Daten suchen und kaufen, oder kostenlos bereitgestellte direkt verwenden. Die Plattform paketiert automatisch den Algorithmus bzw. das Programm und ggfs. entsprechende Datenpools, übermittelt sie an den Quantencomputer und übernimmt auch die Rechnungsstellung.
Unternehmen und Lösungspartner erhalten über die Plattform auch die Möglichkeit, die Ausführung von Quantenapplikationen oder einzelnen -Implementierungen cloudbasiert auf einer Vielzahl von Quantencomputern durchzuführen. Das ermöglicht vor allem kleinen und mittleren Unternehmen, Kommunen und Entwicklern, die Technologie zu nutzen.
Anwendung und Nutzen für Wirtschaft und Verwaltung
PlanQK, eines von 26 KI-Projekte des KI-Innovationswettbewerbs, etabliert mit seiner Plattform die erste Anlaufstelle für Dienste und Serviceleistungen rund um Quantencomputing. Dank der Gestaltung als offenes Ökosystem können QC-Apps von Lösungsanbietern unterschiedlichster Expertise für nahezu alle Anwendungsfelder in Wirtschaft und Verwaltung angeboten werden, zunächst in Deutschland und perspektivisch auch international. Im Projekt werden rund 30 Use Cases bearbeitet wie etwa die Ermittlung einer optimalen Platzierung von Speichereinheiten in Energienetzen, um auch bei Netzen mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien die Versorgungsqualität von Stromnetzen zu sichern.
Aber auch eine Dienstplanoptimierung, die alle Präferenzen von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie die Zeit-, Qualifikations- und arbeitsrechtlichen Anforderungen des Arbeitgebers erfüllt oder das Erkennen von Anomalien in Finanztransaktionen, die auf Betrug hindeuten, gehören zu Aufgaben, die mithilfe von Quantencomputern gelöst werden sollen. Die Themengebiete der Use Cases erstrecken sich von industriellen über logistische und dienstleistungsbezogene bis hin zu zahlreichen öffentlichen Aufgabenstellungen.
www.planqk.stoneone.de
