Benchmarking für Quantencomputing - Handlungsempfehlungen für ein anwendungsbezogenes ideales Benchmark
Eine Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen der Begleitforschung zum Technologieprogramm „Quanten-Computing – Anwendungen für die Wirtschaft“.
Quantencomputing wird intensiv erforscht, um herauszufinden, ob es in einigen Fällen effizienter als klassisches Computing ist. Es gibt potenzielle Anwendungsfälle, in denen Quantencomputing einen Vorteil bieten könnte. Die Entwicklung von Benchmarks und Werkzeugen zur Zertifizierung und Charakterisierung von Quantencomputern ist entscheidend, um die Leistungsfähigkeit in der von fehleranfälligen Quantenrechnern dominierten NISQ-Ära zu gewährleisten. Es gibt eine Vielzahl von Benchmarks, die sich teilweise stark ähneln oder für einen Vergleich zu stark unterscheiden. Oftmals ist es wichtig, die Hardware- und Softwareparameter zu verstehen, um die Ergebnisse richtig interpretieren zu können. Benchmarks und Benchmarkforschung sollten einem klaren Ziel folgen, d.h. praxisrelevante Probleme bewerten, die den realen Herausforderungen der Anwender entsprechen und die Skalierbarkeit von Lösungen einschätzen. Hierzu haben wir im Rahmen der Programmbegleitung des vom BMWK geförderten Technologieprogramms „Quanten Computing - Anwendungen für die Wirtschaft“ dieses Übersichtspapier, gemeinsam mit den Expertinnen und Experten aus den neun geförderten Projekten, erarbeitet. Es gibt einen ersten Überblick zu drei verschiedenen Benchmarkarten und entsprechenden Benchmarkmetriken die in den Projekten zum Einsatz kommen. Daneben wurden anhand von sieben Kriterien die Benchmarks bewertet und Handlungsempfehlungen für eine Optimierung der Benchmarks gegeben.
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