Quantencomputing
Das Fraunhofer IKS auf dem Bitkom Quantum Summit

Mit Quantencomputing, so die begründete Erwartung, lassen sich künftig Probleme lösen, die für heutige Computer nicht zu bewältigen sind. Der Quantum Summit des Iuk-Branchenverbands Bitkom, der am 11. und 12. Mai online stattfindet, gibt einen Überblick über neueste Entwicklungen, Anwendungsfälle und Trends des Quantencomputing. Und nicht nur das: Gemeinsam mit politischen Entscheidungsträgern, Industrie und Forschungseinrichtungen soll die Veranstaltung erkunden, wie die Zukunft des Quantencomputings in Europa und Deutschland gestaltet werden kann.

Die Eröffnungs-Keynote hält die Parlamentarische Staatssekretärin im Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, Franziska Brantner. Auf dem Vortragsprogramm stehen außerdem Beiträge des Quantum Business Networks sowie von Unternehmen wie BMW, IBM Research, DB Systel und Munich Re. Neben den Fraunhofer-Instituten IAO und IPA ist auch das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS mit zwei Vorträgen vertreten.

Quantenrechner unterstützen
Künstliche Intelligenz in der Medizin

Künstliche Intelligenz (KI) und Quantencomputing in der medizinischen Diagnostik ist das Vortragsthema von Andrea Matic. In der Bildauswertung, vor allem im Zusammenhang mit der Krebsfrüherkennung, kommt immer häufiger Maschinelles Lernen zum Einsatz. Um jedoch verlässliche Ergebnisse zu erzielen, sprich: Krebs frühzeitig erkennen zu können, benötigen die Algorithmen des Maschinellen Lernens in der Regel große, kommentierte Datensätze. Diese stehen in klinischen Studien häufig nicht zur Verfügung.

Hier kommen Algorithmen ins Spiel, die auf Quantencomputing basieren. Sie versprechen eine hohe Vorhersage-Genauigkeit auch bei begrenzten Datenmengen. In ihrem Vortrag veranschaulicht Andrea Matic dies anhand eines gemeinsamen Projekts des Fraunhofer IKS und der Radiologischen Klinik des Universitätsklinikums der Ludwig-Maximilians-Universität München. In diesem Projekt hat das Fraunhofer IKS ein quantenklassisches neuronales Faltungsnetzwerk entwickelt, um Krebs in verschiedenen Bilddaten zu erkennen. Die Proof-of-Principle-Analyse zeigt eine vielversprechende Leistung solcher Netzwerke und gibt Anlass für weitere Studien in dieser Richtung.

Projekt QuaST: Komplexe Optimierungsprobleme lösen

Der Vortrag von Jeanette Lorenz (Donnerstag 12. Mai 2022, 11.55 bis 12.15 Uhr) widmet sich dem Projekt QuaST (Quantum-enabling Services und Tools für industrielle Anwendungen). Es soll eine Brücke schlagen von industriellen Herausforderungen zu Quantenlösungen. In Zusammenarbeit mit den Fraunhofer-Instituten AISEC, IIS und IISB, der Technischen Universität München, dem Leibniz-Rechenzentrum, IQM, ParityQC, Infineon Technologies und DATEV soll unter der Leitung des Fraunhofer IKS ein Software-Stack entstehen, der Werkzeuge für komplexe Optimierungsprobleme umfasst und im Vergleich zu bestehenden Software-Tools dem Anwender eine zusätzliche Abstraktionsebene bietet. Die Basis dafür bilden hybride Quantencomputing-Algorithmen. Damit soll ein breites Spektrum verschiedener komplexer kombinatorischer Probleme adressiert werden wie Netzwerkoptimierung oder wirtschaftliche Analysen.

Das Fraunhofer IKS präsentiert zusammen mit Infineon Technologies die Hauptinnovationen von QuaST am Beispiel von einem Anwendungsfall aus der Halbleiterindustrie. Diese hat von Natur aus lange Vorlaufzeiten und produziert unter schwer vorhersehbaren Bedingungen, was zu einem hohen Flexibilitätsbedarf bei den zunehmend komplexen Lieferkettenprozessen führt. Optimierung ist daher von entscheidender Bedeutung, um einen Wettbewerbsvorteil durch operative Exzellenz zu erreichen.