Quantenbeschleunigtes Datenbankmanagement: Quantum Brilliance unterstützt BMBF-gefördertes Forschungsprojekt „QC4DB“

STUTTGART, 29. März 2022 ---- Quantum Brilliance, deutsch-australischer Hersteller von innovativer Quantencomputing-Hardware, ist Partner der Universität zu Lübeck im Verbundprojekt „Accelerating Relational Database Management Systems via Quantum Computing (QC4DB)“. Forschende am Institut für Informationssysteme nutzen die Quantencomputer des deutsch-australischen Startups für eine Optimierung von Anfragen und Transaktionsplänen in relationalen Datenbankmanagementsystemen (RDBMS). Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren und wird vom BMBF mit mehr als 1,4 Millionen Euro gefördert. Der entsprechende Steckbrief findet sich hier.

Optimierte Anfragen und Transaktionspläne für relationale Datenbankmanagementsysteme

Schnelles und effizientes Datenmanagement ist die Grundlage für einen erfolgreichen Einsatz digitaler Anwendungen. Am häufigsten kommen dafür relationale Datenbankmanagementsysteme zum Einsatz. Ziel von QC4DB ist es, zwei grundlegende Probleme dieser Systeme zu lösen. Zum einen geht es um das Übersetzen von RDBMS-Anfragen in Ausdrücke der relationalen Algebra. Typischerweise existiert dabei eine hohe Anzahl äquivalenter Ausdrücke, unter welchen der als optimal eingeschätzte Ausdruck ausgewählt werden muss. Zum anderen stehen Transaktionen im Fokus. Diese sind definiert als eine Folge von Operationen in Form von lesenden und schreibenden Anfragen, die von einem einzelnen Benutzer oder Anwendungsprogramm ausgeführt werden. Die Optimierung der Transaktionszeitpläne bestimmt die ideale Reihenfolge der parallelen Ausführung von Transaktionen für die beste Leistung. Beide Probleme lassen sich auf die Anwendung grundlegender mathematischer Optimierungsansätze reduzieren, doch die entsprechenden Rechenoperationen sind enorm aufwendig und lassen sich durch Quantencomputer stark beschleunigen. Eine Pressemitteilung der Universität zu Lübeck zum Projekt gibt es hier.

Diamantbasierte Quantencomputer für komplexe Rechenoperationen

Als Projektpartner stellt Quantum Brilliance den Forschenden mehrere Quantencomputer für umfangreiche Simulationen zur Verfügung. Die Quantenprozessoren arbeiten mit Spin-Qubits in synthetischem Diamant mit gezielt implantierten Stickstoffatomen (NV-Zentren) im Diamantgitter. Diese fungieren als Rechnerknoten, zwischen denen die Quanteneigenschaften durch Licht übertragen werden. Durch die Stabilität des Diamantgitters lassen sich die Quantenprozessoren energieeffizient und ohne großen Kühlaufwand bei Zimmertemperatur betreiben. Zudem passen sie in ein Serverrack und nehmen damit nur wenig Platz ein.

„Wir werden zeitaufwendige Aufgaben in relationalen Datenbanken durch Quantencomputer beschleunigen, sodass niedrige Verzögerungen – Latenzen – und schnelle Ausführungen eine reibungslose Erfahrung für den Benutzer versprechen“, erläutert Dr. Sven Groppe, Professor am Institut für Informationssysteme der Universität zu Lübeck und Projektkoordinator von QC4DB.

„Der Einsatz unserer Rechner im Rahmen von QC4DB ist ein tolles Beispiel für einen konkreten Anwendungsfall von Quantencomputing. Hier spielen unsere diamantbasierten Quantenprozessoren ihr Potenzial aus und wir freuen uns, dass wir Teil des Projekts sind“, sagt Mark Mattingley-Scott, Europachef von Quantum Brilliance. „Bei Quantum Brilliance sind wir davon überzeugt, dass leistungsstarke Quantencomputer allen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Bereichen einen nie dagewesenen Innovationsschub verleihen werden. Damit das funktioniert, arbeiten wir kontinuierlich daran, den kommerziellen Einsatz der Technologie auf allen denkbaren Gebieten zu fördern.“