Thema des Softwareprojektes im SS25

Entwicklung einer Benchmarking-Applikation für Quantum Encodings in variationellen Quantenalgorithmen

 Quantum Computing hat das Potenzial, die Informatik grundlegend zu verändern. Dieses praxisnahe Projekt ermöglicht es Studierenden, erste Einblicke in diesem Bereich zu gewinnen. Der Fokus liegt auf Quantum Machine Learning (QML), insbesondere auf Quantum Neural Networks (QNNs). Ein zentraler Aspekt dabei ist die Wahl geeigneter Quantum Encodings – Methoden zur Überführung klassischer Daten in Quantenzustände, die maßgeblich die Effizienz und Generalisierung von QML-Modellen beeinflussen. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Benchmark-Applikation zur Evaluierung verschiedener Quantum Encodings. Das Frontend ermöglicht den Upload eigener Encodings und eine intuitive Visualisierung von Metriken zum Vergleich. Studierende werden sich dabei moderne Webentwicklungstechniken und Frameworks wie React oder Vue aneignen und interaktive Dashboards für die Datenvisualisierung umsetzen. Im Backend werden diese Encodings im Kontext verschiedener QML-Modelle und Datensätze analysiert. Im Rahmen des Projekts werden sich die Studierenden zudem die Grundlagen des Quantum Computing erarbeiten. Sie sammeln praktische Erfahrung mit QNNs und setzen Frameworks wie Qiskit oder PennyLane zur Simulation und Analyse von QML-Modellen ein. Keine Vorkenntnisse in Quantum Computing oder Machine Learning sind erforderlich – das notwendige Wissen wird während der Projektarbeit selbstständig erarbeitet.

Projektziele:

• Aneignung von Wissen zu Quantum Computing und Quantum Machine Learning.
• Hands-on-Erfahrung mit Python, Tools wie Git, Docker und Cloud-/Cluster-Computing, modernen Frameworks (Vue, React, Qiskit, PennyLane) Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse.

• Erlernen moderner Webentwicklungstechniken und interaktiver Datenvisualisierung.

Dieses Projekt kombiniert QML mit Softwareentwicklung und bietet eine praxisnahe Einführung in beide Bereiche. Es eignet sich auch für Einsteiger ohne Vorkenntnisse im Quantum Computing, die sich diese Konzepte im Rahmen des Projekts aneignen möchten.

Das Projekt wird mit einem realen Kunden in Form eines Kundenprojektes durchgeführt. Im Rahmen des Softwareprojekts werden gemischte Gruppen von Bachelor- und Master-Studenten gebildet, die entweder ein eigenständiges Projekt erstellen oder aber ein Teil eines größeren Projektes im Bereich Quantum Computing und Quantum Machine Learning übernehmen. Bei der Umsetzung der Aufgaben werden vertiefte Kenntnisse in der Anwendung erworben, Projektmanagement und Teamfähigkeit gefördert, sowie Praktiken der guten Software-Entwicklung geübt. Die Fortführung des Projektes als Bachelor- oder Masterarbeit ist möglich und ausdrücklich erwünscht.