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Auflistung nach Schlagwort "Quantencomputing"

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  • Textdokument
    Holistische Verifikation von Hybriden Quantenprogrammen durch Software Bounded Model Checking
    (INFORMATIK 2021, 2021) Klamroth,Jonas; Scheerer, Max; Denninger, Oliver
    Quantencomputer erschließen uns durch ihren überpolynomiellem Speedup neue Anwendungsfelder für schwer-berechenbare Probleme. Der Entwurf von Quantenalgorithmen ist bisher allerdings komplex und fehleranfällig. Daher ist zu erwarten, dass vorerst nur einzelne Subroutinen eines Programms auf Quantencomputern umgesetzt werden. Um die Korrektheit solcher Programme garantieren zu können, sind neue Ansätze erforderlich. In dieser Arbeit stellen wir einen Ansatz zum vollautomatischen Nachweis der Korrektheit von Programmen mit eingebetteten Quantenalgorithmen vor. Dazu bauen wir auf Bounded-Model-Checking-Verfahren auf, welche die Fehlerfreiheit hinsichtlich einer gegebenen Spezifikation beweisen können. Als Spezifikationssprache verwenden wir JML. Dabei werden die Quantenalgorithmen als Quantenschaltkreis beschrieben und in Java eingebettet. Wir zeigen die Umsetzbarkeit unseres Ansatzes an zwei etablierten Quantenalgorithmen.
  • Konferenzbeitrag
    Innovations- und Transformationspotentiale für die zirkuläre Wirtschaft heben: Innovationen für die Circular Economy durch modernes Quantencomputing
    (INFORMATIK 2024, 2024) Hoffmann, Anna
    Die aktuellen Entwicklungen im Quantencomputing bieten durch hybride, quanten-klassische Algorithmen und die Neuentwicklung von Hardware innovative Optionen für die Transformation zum zirkulären Wirtschaften, wie sie im Entwurf zu einer Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie im Juni 2024 vorgestellt wurden. Quantencomputer auf der Basis von Stickstoff-Fehlstellen-Zentren im Diamantgitter können bei Raumtemperatur benutzt werden und ihr Einsatz ist auch in mobilen Endgeräten oder in Satelliten denkbar. Die Transformation zum zirkulären Wirtschaften stellt die Gesellschaft vor besondere Herausforderungen, die nur durch nachhaltige Kooperation und ein neues Zukunftsdenken zu bewältigen sind. Die Bedingungen für echte Durchbrüche liegen im Raum der „Unknown Unknowns“, dem Ort maximaler Ungewissheit. Der Einsatz für eine zukunftsfähige Wirtschaft und Gesellschaft erfordert individuellen Mut. Die neuen Formen des zirkulären Wirtschaftens bieten vielfältige Möglichkeiten der Mitgestaltung, die Spielarten von Deep Tech sind für diesen Kontext noch nicht ausreichend ausgelotet. Mehr Zusammenarbeit in der Wissenschaftscommunity und weniger Wettbewerb ist erforderlich.
  • Conference Proceedings
    Quanteninformatik als Thema und Aufgabengebiet informatischer Bildung
    (INFOS 2021 – 19. GI-Fachtagung Informatik und Schule, 2021) Michaeli, Tilman; Seegerer, Stefan; Romeike, Ralf
    Quantentechnologien gehören derzeit zu den vielversprechendsten Entwicklungen, wobei insbesondere der Quanteninformatik eine entscheidende Bedeutung zukommt. Damit einher gehen vielversprechende Möglichkeiten, aber auch neue Herausforderungen für unsere Gesellschaft. Allerdings steht die Quanteninformatik als Gegenstand informatischer Bildung noch in den Anfängen. Ziel dieses Beitrags ist es, Quanteninformatik als Thema und Aufgabengebiet der informatischen Bildung zur Diskussion zu stellen und eine erste Annäherung an zentrale Begriffe und Ideen sowie deren Erklärungsansätze vorzunehmen. Mithilfe eines explorativen Fokusgruppen-Interviews mit Expertinnen und Experten werden in der vorliegenden Untersuchung fünf wesentliche Ideen der Quanteninformatik identifiziert. Anhand einer Literaturanalyse werden anschließend verschiedene Erklärungsansätze für diese Ideen herausgearbeitet, kategorisiert und kontrastiert. Die Ergebnisse tragen damit zur Erschließung der Quanteninformatik für die informatische Bildung bei und werfen weitere Fragestellungen für die informatikdidaktische Forschung auf.
  • Konferenzbeitrag
    Quantum Software Engineering - Quo Vadis?
    (Software Engineering 2023, 2023) Schaefer, Ina
    Quantentechnologien und insbesondere Quantencomputing versprechen die effiziente Lösung rechenintensiver Probleme, die auf klassischer Hardware nicht oder nicht effizient gelöst werden können. Bisher liegt ein großer Fokus in der Forschung auf der Entwicklung skalierbarer und fehlertoleranter Quantenhardware Während diese Hardware jetzt zunehmend verfügbar wird, wird diese Hardware jedoch erst effizient nutzbar, wenn auch in der Software gleichermaßen Fortschritte gemacht werden. So wie im klassischen Computing die Wertschöpfung durch Software entsteht, wird auch im Quantencomputing der wirkliche Nutzen erst durch entsprechende Software und Anwendungen entstehen. Es gibt bereits eine Reihe von Assembler- und Gatter-orientierten Sprachen, sowie Simulatoren, mit denen (einfache) Quantenalgorithmen entwickelt und erprobt werden können. Jedoch fehlt es an höheren Programmiersprachen und -werkzeugen, zugehörigen Compilern für komplexe (hybride) Quanten-Rechnerarchitekturen und Software-Entwicklungsmethoden für den Entwurf von Quantenalgorithmen, sowie an Vorgehensweisen für die Strukturierung oder die Qualitätssicherung der entwickelten Quantensoftware. In diesen Vortrag zeige ich auf, wie durch das Software Engineering die notwendigen Beiträge geleistet werden können, um die Weiterentwicklung des Quantencomputings in die breitere Anwendung und die zukünftige Wertschöpfung der Quantentechnologie zu ermöglichen.
  • Textdokument
    TAV-2021: Herausforderungen beim Testen moderner Softwaresysteme
    (INFORMATIK 2021, 2021) Sokenou, Dehla; Friske, Mario; Güldali, Baris; Faragó, David; Winter, Mario; Ruckdeschel, Wilhelm
    Die letzten Jahre zeigten einige neue Trends in der Entwicklung moderner Softwaresysteme. Dazu zählen massiv verteilte Systeme (Smart Metering, Internet of Things), der Trend zu containerbasierten Microservices auf Clustern, die vermehrte Entwicklung von KI-basierten Systemen bis hin zum Quantencomputing. Diese zeichnen sich oft durch eine Komplexität aus, die ganz neue Herausforderungen für den Test bereithält. Wir wollen im Workshop diese Herausforderungen beleuchten und Lösungsansätze für das effiziente Testen moderner Softwaresysteme diskutieren.
  • Konferenzbeitrag
    Zukunft durch hybride IT- und KI-Innovationen
    (INFORMATIK 2023 - Designing Futures: Zukünfte gestalten, 2023) Mainzer, Klaus
    Um Zukünfte zu gestalten, fordert dieser Artikel ein Innovationsportfolio von IT- und KI- Technologien, die als Basis-, Brücken- und Zukunftstechnologien aufeinander abgestimmt sind [M23]. Wie ein Portfolio von Aktien ist auch ein Innovationsportfolio dynamisch und muss ständig gestaltet werden. Methodisch wird dazu auf die mathematische Theorie komplexer Systeme und nichtlinearer Dynamik zurückgegriffen, mit der sich komplexe Systeme und Netzwerke in Natur, Wirtschaft und Gesellschaft modellieren lassen. Chaos und Risiken werden auf dieser Grundlage in Frühwarnsystemen abschätzbar und in strategisches Handeln umsetzbar. Ziel ist ein nachhaltiges Innovationsportfolio (3.), in dem hybride KI mit symbolischer KI und subsymbolische KI des Machine Learning (3.1), hybrides Computing mit klassischem Computing und Quantencomputing (3.2), Hybridrechner mit Analogrechner und Digitalcomputer (3.3), hybride Robotik bzw. Embodied Robotik („Embodied Mind“) mit analoger Robotik und digitaler Robotik (3.4) und neurobiologisch orientiertem Computing (3.5) verbunden werden. Eine große Herausforderung für die Zukunft ist die Sicherung dieser Technologien durch Verifikation und Erklärbarkeit [MK22].