Quantencomputer für die industrielle CT

Wie entstand der Gedanke den Quantencomputer für industrielle Computertomographie zu nutzen?

Richard Schielein: Im Entwicklungszentrum für Röntgentechnik EZRT arbeiten wir in der industriellen  Computertomographie in einer Anwendungsdomäne, die seit jeher von neuartigen Rechentechnologien wie Großrechnern mit hoher Parallelisierung einhergeht. Diese hohen Rechenkapazitäten sind notwendig, da große Datenmengen sekundenschnell verarbeitet werden müssen, um für die Rekonstruktion und Optimierung der Messung zur Verfügung zu stehen. D.h. es besteht die Notwendigkeit, ständig immer genauere physikalische Modelle bei der Neu-Berechnung zu berücksichtigen. Deshalb ist für uns schnell klar gewesen, dass sich mit dem Quantencomputer, eine neue Ära – die Quanten-Computertomographie eröffnen könnte. Wie dies aber gelingen kann, ist aktuell noch nicht eindeutig erforscht und das genau tun wir aktuell im Rahmen des BayQS-Projekts.

Welche Fragestellungen erforschen Sie im BayQS mit Hinblick auf die Computertomographie?

Richard Schielein: Zu den Fragestellungen für die Röntgentechnik gehören Punkte, wie Quanten-basierte Bildverar­beitung in der Umsetzung aussehen kann genauso dazu wie die Frage, wie sich die bekannten Algorithmen übertragen lassen und ob sie wirklich schneller durch den Einsatz des Quantencomputings werden. In eine Technologie, die eindeutig noch in den Kinderschuhen steckt und mit wenigen Qbits auskommen muss, gilt es eine möglichst kluge Strategie zu entwickeln. Für uns alle hier heisst dies mit hybriden Algorithmen zu starten. Und eine wirklich deutliche Veränderung der Denkweise für die Röntgenprüfung – die Daten werden nicht mehr lokal im Rechner der Anlage verarbeitet und angepasst, sondern die Daten aus dem Quantencomputing werden mit einbezogen. Das erfordert eine neue Datenlogistik.

Geht mit dem Einsatz der Quantencomputertechnik für CT auch ein Umdenken des Prozesses einher?

Richard Schielein: Genau, das ist der Fall. Dabei beschäftigen uns die Fragen, wie der Datentransfer aus einer CT-Messmaschine zum Quantencomputer transportiert werden können, wie diese aufbereitet werden müssen und wie sie wieder zurückgespielt werden können. Welcher Quantenalgorithmus oder welche –algorithmen sind hier für CT geeignet? Welche physikalischen Modelle müssen für eine Berechnung berücksichtigt werden uvm.. Das heisst im Klartext – das Potenzial der Qbits erscheint auf unserer heutigen Wissensbasis enorm, wie wir diese aber effektiv nutzen können und welche Hürden hier noch zu überwinden sind, klären und erforschen wir in den nächsten Jahren gemeinsam mit Industrie- und Wissenschaftspartnern auch im BayQS und in eigenen Forschungsprojekten.