OpenFermium: Google stellt Open-Source-Bibliothek für Quantencomputing in der Chemie vor

Um Problemstellungen der Materialforschung zu vereinfachen, übersetzt OpenFermium Simulationen in quantencomputerkompatiblen Code.

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Quantencomputing in der Materialforschung

Bis echte Quantencomputer zur Verfügung stehen, soll die nun von Google angekündigte Open-Source-Bibliothek OpenFermium komplexe Quantensimulationen vereinfachen. Mithilfe von OpenFermium soll es möglich werden, komplizierte Problemstellungen aus der Chemie und Materialforschung für die Verarbeitung durch Quantencomputer aufzubereiten, ohne das komplette Fachwissen aus Chemie und Quantencomputing mitbringen zu müssen. Der Name der Library ist dabei Programm: OpenFermium stellt die grundlegenden Eigenschaften von Fermionen – also jenen Elementarteilchen, aus denen Materie (vgl. Fermi-Dirac-Statistik) aufgebaut ist – zur Verfügung, um diesbezügliche Berechnungen und Simulationen in quantencomputerkompatiblen Code zu übersetzen.

OpenFermium setzt dabei außerdem auf die vorhandenen klassischen Software-Packages für quantenchemische Berechnungen. Die Plug-ins OpenFermion-Psi4 und OpenFermion-PySCF beispielsweise binden die Pakete Psi4 und PySCF zur Bestimmung elektronischer Strukturen ein.

Die OpenFermium Library wurde plattformunabhängig konzipiert, damit sie ebenso für künftige Quantencomputer verwendet werden kann wie auch für aktuelle konventionelle Systeme zur Quantensimulation. An dem ursprünglich von Google initiierten Projekt beteiligen sich mittlerweile auch diverse Hochschulen und Forschungseinrichtungen – darunter ETH Zürich, Lawrence Berkeley National Labs, University of Michigan, Harvard University, Oxford University, Dartmouth College sowie Rigetti Computing und die NASA.

Die Bibliothek wie auch sämtliche ergänzenden Pakete stehen im GitHub-Repository zum Download frei zur Verfügung. Interessierte finden dort außerdem konkrete Beispiele für den praktischen Einsatz – beispielsweise zur Anbindung von OpenFermium an Quantenprogrammierungs-Frameworks wie ProjectQ oder Forest. (map)