|BMBF-Fördermaßnahme〉 Anwendungsnetzwerk für das Quantencomputing

Das Quantencomputing hat das Potenzial Probleme zu lösen, die von klassischen Rechnern auch in Zukunft nicht gelöst werden können. Die Simulation von Molekülen, die Optimierung logistischer Systeme oder auch die Dekodierung verschlüsselter Daten – all dies sind Beispiele, bei denen klassische Computer zwar in der Lage sind Eigenschaften kleinerer Modellsysteme zu berechnen, aber wegen des exponentiellen Wachstums der Rechenzeit auch auf lange Sicht reale und damit komplexere Probleme nicht lösen können werden.

Nachfolgend ein Auszug aus der Bekanntmachung:

Förderziel und Zuwendungszweck

Die Fördermaßnahme „Anwendungsnetzwerk für das Quantencomputing“ verfolgt das Ziel, den Nachweis praktischer Anwendervorteile durch die Nutzung eines Quantencomputers zu erbringen oder zumindest die Grundlagen hierfür zu erschließen. Für definierte Anwendungsgebiete in Wirtschaft oder Wissenschaft soll ein nützlicher Quantenvorteil erzielt werden. In diesem Rahmen sollen Anwender aus Industrie und Grundlagenforschung in die Lage versetzt werden, die Potenziale des Quantencomputers für den Einsatz im jeweilig betrachteten Themenfeld zu beurteilen.

Es werden Forschungsarbeiten unterstützt, bei denen Partner mit komplementären Kompetenzen in den Bereichen Quantenalgorithmen, Quantensoftware sowie der adressierten Anwendung zusammenarbeiten. Insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen soll der Zugang zu der komplexen Technologie so niederschwellig wie möglich gestaltet werden. Dies erfolgt zum einen durch die geeignete Definition von Schnittstellen und Übergabepunkten. Zum anderen gilt es, Synergien innerhalb des gesamten Innovationsökosystems zu heben: Da Problemklassen einander vielfach ähneln und international führende Hardware nur beschränkt bzw. nicht für alle interessierten potenziellen Anwender gleichermaßen zugänglich ist, sollen übergeordnete Fragestellungen pilotartig in einem gesamtheitlichen Netzwerk aufgegriffen und zusammengeführt werden.

Gegenstand der Förderung

Die Förderung gliedert sich in zwei unterschiedliche Module.

In dem Modul „Verbund“ werden vorwettbewerbliche Forschungs- und Entwicklungsverbundprojekte gefördert mit dem Ziel, für definierte Anwendungsgebiete in Wirtschaft oder Wissenschaft einen nützlichen Quantenvorteil zu erzielen oder mindestens perspektivisch die Grundlagen für das entsprechende Ziel zu erarbeiten. Gefördert werden unter anderem:

  • (Approximative) Quantenalgorithmen für ein spezifisches operationalisiertes Optimierungsproblem,
  • Hybride Algorithmen für das Co-Processing mit leistungsstarken klassischen Rechnern (z. B. VQE),
  • Quanten-Maschinenlernen oder
  • „Analoge“ Algorithmen für Quantensimulatoren.

Diese Aufzählung ist nicht abschließend, sondern beispielhaft zu verstehen. Charakteristisch für alle Vorhaben soll sein, dass eine klar definierte Zielsetzung im Rahmen der Quanteninformatik durch ein effizientes, auf die Zielerreichung fokussiertes Konsortium adressiert wird. Neben der Verwendung von Quantenhardware kann ebenso die Emulation auf klassischen Computern erfolgen, sofern dies für das erforschte Problem zweckmäßig ist.

Sollten für die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu Quantenalgorithmen, Quantensoftware sowie den adressierten Anwendungen auch Hardware-spezifische Fragestellungen erforderlich sein, so können entsprechende Arbeiten ebenfalls gefördert werden.

In dem Modul „Netzwerk“ ist beabsichtigt ein Einzel- oder Verbundvorhaben zu fördern, welches Synergien zwischen den geförderten Projekten herstellt, die Übertragbarkeit auf andere Anwendungsfälle sicherstellt sowie Anknüpfungspunkte für Dritte schafft. Gefördert wird:

  • die Bereitstellung eines niederschwelligen Zugangs zu Quantencomputern und quantum-inspired Hardware für Forschung und Industrie, zunächst auch auf Basis international verfügbarer Quantencomputing-Systeme sowie der Aufbau einer entsprechenden Anwenderplattform inklusive der Cloudumgebung für den Zugriff auf die Quantencomputer,
  • der Aufbau einer Bibliothek mit Standardproblemen potenzieller Anwender sowie mit bekannten Quantenalgorithmen,
  • die Identifikation geeigneter Schnittstellen zwischen Problemklassen und Algorithmen sowie zwischen Anwendungssoftware und Hardware,
  • die Erarbeitung eines Bewertungsschemas zur Abschätzung von Aufwand und Nutzen des Quantencomputings bezogen auf die Übertragbarkeit der relevantesten Problemklassen auf spezielle Use Cases potenzieller Anwender und
  • die Bereitstellung von Methodenwissen und die Erstellung von Entwicklungswerkzeugen für Quantencomputing-Anwendungen.

Das geförderte Projekt soll möglichst viele der genannten Aufgaben abdecken. Weitere Aspekte können adressiert werden, sofern sie angemessen dazu beitragen, sichtbare intermediäre Strukturen zur Vernetzung von Forschung und Industrie aufzubauen und einen niederschwelligen Zugang zum Quantencomputing für potenzielle Anwender über einen einzelnen Use Case hinaus zu schaffen. Im Modul „Netzwerk“ ist die Mitarbeit einer Institution mit aktuellen Forschungsarbeiten im Bereich der anwendungsorientierten Quanteninformatik und ausgewiesenen Kooperationen mit Anwendern der Technologie zwingend erforderlich.

Weitere Informationen finden Sie in der Bekanntmachung.

Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt.

Frist: Einreichung der Projektskizzen in elektronischer Form bis spätestens 14. Juni 2021.

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