Das Gelände der Hannover Messe 2023
22.–26. Apr. 2024 – Hannover, Deutschland
VISCOM, Bild, DANA Quantencomputing, 200916
Bartek - stock.adobe.com

Hybrid Quantum Software Engineering

Programmierung und Einsatz von Quantensoftware

Die ersten industriell relevanten Anwendungen des Quantencomputings werden mit hoher Wahrscheinlichkeit hybride Anwendungen sein. Sie kombinieren klassische Software mit der Implementierung von Quantenschaltkreisen.

Fraunhofer FOKUS zeigt auf der Hannover Messe 2024 wie hybride Quantensoftware mithilfe eines strukturierten ingenieurwissenschaftlichen Vorgehens entwickelt werden kann. Ein solches Quantum Software Engineering umfasst methodische Ansätze und Vorgehensmodelle für die Erstellung hybrider Anwendungen, Qualitätskriterien für deren Implementierung, die Entwicklung und Nutzung entsprechender Werkzeuge und Laufzeitumgebungen sowie den Betrieb der Anwendungen. Vorteil dieses Vorgehens ist eine höhere Qualität und geringere Fehleranfälligkeit der entwickelten Software. Um die Entwicklung von Quantensoftware für industrielle Anwendungen zu unterstützen, hat Fraunhofer FOKUS ein leistungsfähiges und benutzerfreundliches Werkzeug zur Programmierung von Quantensystemen entwickelt. Mit der High-Level-Programmiersprache Qrisp können Entwicklerinnen und Entwickler effiziente und skalierbare Quantenalgorithmen bereitstellen. Der High-Level-Qrisp-Code lässt sich bis auf die Ebene der Quantenschaltkreise kompilieren und ist damit mit den meisten heutigen physischen Backends, welche Quantenschaltkreise verwenden, vollständig kompatibel.

Anhand eines einfachen »Hello World«-Programms können die Besucherinnen und Besucher einen ersten Einblick in eine Programmiersprache für Quantencomputer gewinnen. Dabei lernen sie Quanteneffekte wie Superpositionen und Verschränkungen kennen. Zusammen mit dem Fraunhofer IAF zeigen wir darüber hinaus ein Qubit auf Basis eines Diamanten, das optisch kontrolliert und ausgelesen werden kann. Dies ist ein aussichtsreicher Ansatz für künftige Systemarchitekturen von Quantencomputern, da Diamanten für spin-basiertes Quantencomputing bei Raumtemperatur betrieben werden können und stabilere Quanten-Zustände für längere Quantenprogramme und reduzierte Fehlerraten entstehen.

Besuchen Sie uns auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand B24 und erfahren Sie mehr über die Programmierung und den Einsatz von Quantensoftware. 


Weiterführende Links:
Metaverse Stockphoto
iStock/ Thinkhubstudio

6G NeXt powered by 1ClickMetaverse

3D-Echtzeit-Videoübertragung auf VR-Brillen

Künftige Dienste und Anwendungen, zum Beispiel im Bereich Multimedia, werden für ihre Übertragung eine Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit benötigen, die heutige mobile Netze nicht erreichen. Im 6G-NeXt-Projekt entsteht eine Infrastruktur, die durch Verteilung von Rechenaufgaben eine neue Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Datenübertragung in mobilen Netzen ermöglicht. Diese skalierbare, modulare Infrastruktur übertrifft die Leistungsfähigkeit heutiger 5G-Netze in Bezug auf Intelligenz, Leistungsfähigkeit und Effizienz. Dies wird möglich durch den Einsatz von Cloud-Technologien. Die Rechenkapazitäten werden dabei Anhand von Latenz, Energieverbrauch und Kosten zugewiesen.

Auf der Hannover Messe zeigt Fraunhofer FOKUS mithilfe einer 3D-Echtzeit-Videoübertragung auf VR-Brillen die aktuellen Entwicklungen im Projekt. Um eine solche Übertragung zu ermöglichen, werden komplexe Berechnungen für die Erstellung der photorealistischen, volumetrischen Darstellungen der Teilnehmer in einer Videokonferenz in die Edge-Cloud eines 6G-Netzwerks ausgelagert. Dabei kommen die 1ClickMetaverse-Lösungen von Fraunhofer FOKUS zum Einsatz, die dynamische Split-Computing- und Headless-Rendering-Ansätze nutzen. Sie erfordern darüber hinaus eine extrem niedrige Latenz, stabile Übertragung und hohe Bitraten, die durch die 6G-Technologie möglich werden.

Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe in Halle 15, Stand H06


Weiterführende Links:
5G Field Trial 970x485 
Paul Hahn/ Fraunhofer FOKUS

Modular 5G Nomadic Node 

Hochspezialisiertes Campusnetz für die genaue Positionierung auf Baustellen

Im Erd- und Infrastrukturbau ist Präzision gefragt. Baumaschinen müssen in cm- oder gar mm-Genauigkeit arbeiten. Dabei werden die Baugeräteführerinnen und -führer von GNSS-Sensoren zur Positionierung unterstützt. Um die Genauigkeit der Positionsberechnung zu verbessern, werden über ein 5G-Campusnetz in Echtzeit Korrekturwerte an alle Maschinensteuerungen übertragen. Gleichzeitig werden Live-Daten von der Baustelle in Managementsysteme zur Dokumentation und Abrechnung übermittelt. Dafür wird mit dem Neutral Host-Ansatz eine neue und kostensparende Möglichkeit der 5G-Technologie genutzt, durch die die Netzinfrastruktur, wie eine Antenne, von Firmen und mehreren Netzbetreibern gleichzeitig verwendet werden kann. Das 5G-Campusnetz garantiert zudem die Datenhoheit des ausführenden Bauunternehmens.

Zur Überprüfung und Steuerung des Positionierungsprozesses sowie zur Sicherheitsüberwachung werden Live-Videoströme von Kameras über das 5G-Campusnetz übertragen. Durch den flexiblen Einsatz von Kameras wird außerdem die Baustellenleitung vereinfacht. Beispielsweise kann Personal bei technischen Defekten aus der Ferne angeleitet werden. Die Kameras können ebenfalls aus räumlicher Distanz bedient werden (Zoom, Drehen). Hierfür können handelsübliche Smartphones mit einer App zur Videoübertragung verwendet werden. Über eine weitere App wird der Baustellenleitung oder dem Sicherheitspersonal die Möglichkeit geboten, einzelne oder mehrere Videoströme zu wählen und weiterzuleiten.

Das 5G-Netz gewährleistet der modulare 5G Nomadic Node von Fraunhofer FOKUS, die Umsetzung eines Blueprints für temporäre, zuverlässige und sichere Netze bestehend aus Bausteinen aus dem CampusOS-Technologiekatalog. Die Hard- und Software des 5G Nomadic Node von Fraunhofer FOKUS ist in einem robusten, transportablen Server-Koffer integriert. Das Software-basierte Kernnetz Open5GCore gewährleistet dabei ein flexibles Netz, passgenau zur Anwendung − bei Bedarf sogar mit Satellitenanbindung. Der 5G Nomadic Node unterstützt Funksysteme mehrerer Anbieter, unter anderem die Open-RAN-Funksysteme von den CampusOS-Projektpartnern Fraunhofer HHI und Node-H. Die TU Berlin erforscht Open-RAN-basierte Optimierungsmethoden. Die GNSS-Sensorik und die Anbindung an die Baumaschinen werden vom Projektpartner Topcon Deutschland Positioning integriert. Die Apps zu Videoübertragung stammen von der Firma Smart Mobile Labs.

Besuchen Sie uns auf dem CampusOS Flagship-Stand in der 5G Arena in Halle 15, Stand H13.


Weiterführende Links: