Simulation von Quantencomputern

Sophia Keips eigentliche Forschungsgebiete sind Kombinatorik und lineare Algebra. Am Lehrgebiet Diskrete Mathematik und Optimierung von Prof. Dr. Winfried Hochstättler befindet sie sich zurzeit auf der Zielgeraden ihrer Doktorarbeit. „Ich denke, dass ich in ungefähr zwei Monaten abgeben werde.“ Während ihrer Promotion hat sie sich jedoch auch zweimal die Zeit genommen, sich mit einem Nebenprojekt zu befassen. Um an der Entwicklung eines Softwarepakets zur Simulation von Quantenschaltkreisen mitzuwirken, war sie in diesem und im vergangenen Jahr jeweils für mehrere Monate am Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien. Finanziert wurden die Forschungsaufenthalte über den flexiblen Fonds Nachwuchs der FernUniversität in Hagen beziehungsweise über den Sichtbarkeitsfonds der Fakultät für Mathematik und Informatik.

Softwareentwicklung für die Zukunft der Quantencomputer

Die Software QCLAB, an deren Weiterentwicklung die 29-Jährige in Berkeley mitgearbeitet hat, besteht aus zwei komplementären Softwarepaketen in den Programmiersprachen MATLAB und C++. Während ihres ersten Aufenthalts 2024 entwickelte sie vor allem an der MATLAB-Variante, die sich durch ihre Benutzerfreundlichkeit auszeichnet. In diesem Jahr lag der Schwerpunkt dagegen auf dem C++-Paket, das vor allem auf Performance ausgelegt ist.

Bei beiden Aufenthalten arbeitete sie an der Simulation von Quantenschaltkreisen, also virtuellen Modellen der Schaltkreise, die Quantencomputer ausführen. Damit lassen sich Algorithmen testen und erforschen, die auf aktueller Quantencomputer-Hardware noch nicht realisierbar sind.

QCLAB ist insbesondere für Mathematiker:innen interessant. „MATLAB ist in der numerischen linearen Algebra sehr verbreitet. Unsere Softwarepakete sind daher ein sehr guter Einstiegspunkt, um sich mit Quantenalgorithmen zu beschäftigen.“

WG mit Wissenschaftler:innen aus der ganzen Welt

Die Zeit in Kalifornien war für die junge Wissenschaftlerin aber nicht nur fachlich, sondern auch persönlich ein besonderes Erlebnis. Denn untergebracht war sie in einem sogenannten „Graduate House“. „Das war eine große WG mit neun anderen Doktorand:innen und Postdocs, die aus der ganzen Welt stammten.“