IBM: Open-Source-Library macht Fortschritte in der Quantenoptimierung messbar

Vor Kurzem stellte IBM gemeinsam mit Partnern drei wegweisende Ergebnisse vor, die erstmals einen klaren Quantum Advantage demonstrieren. Damit wurde ein Meilenstein erreicht, auf den die Branche seit Jahren hingearbeitet hat. Doch mit diesem Erfolg rückt eine neue Frage in den Mittelpunkt: Wo werden Quantencomputer ihren ersten praktischen Nutzen entfalten?

Ein besonders vielversprechendes Anwendungsfeld ist die Optimierung. Zwar stand sie nicht im Fokus der jüngsten Advantage-Demonstrationen, doch viele Forschende sehen hier das Potenzial für die nächsten Durchbrüche. Genau an dieser Stelle setzt die Quantum Optimization Benchmarking Library (QOBLIB), an. Die jüngsten Entwicklungen rund um QOBLIB zeigen, wie sich die Diskussion verschiebt: Weg von der Frage, ob Quantum Advantage möglich ist, hin zur Frage, wo er sich nachweisen und wirtschaftlich nutzen lässt. Dafür braucht es mehr als einzelne Forschungserfolge. Es braucht transparente Benchmarks, gemeinsame Standards und eine aktive Community. Die wachsende Gemeinschaft rund um QOBLIB sorgt für mehr Vergleichbarkeit und Zusammenarbeit in der Forschung. Diese Entwicklung gewinnt nun weiter an Fahrt: mit einer wichtigen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Nature Computational Science, einer neuen Website und neuen Ergebnissen von Partnern aus dem gesamten Quantenökosystem. 

Was ist QOBLIB? 

QOBLIB ist eine Open-Source-Library, die zehn besonders anspruchsvolle Optimierungsproblemklassen sowie die dazugehörigen Bewertungsmethoden, Referenzwerte und Werkzeuge bereitstellt. Ziel ist es, Quanten- und klassische Verfahren unter vergleichbaren Bedingungen zu testen und ihre Leistungsfähigkeit objektiv zu bewerten. QOBLIB bringt die Community rund um gemeinsame Benchmarks, transparente Referenzwerte und klare Bewertungsmaßstäbe zusammen. Bereits der Quantum Advantage Tracker, der Forschenden hilft, potenzielle Anwendungsfälle für Quantum Advantage transparent zu bewerten, hat gezeigt, welchen Mehrwert offene, gemeinsam getriebene Initiativen schaffen können.

Entwickelt wurde QOBLIB von der Quantum Optimization Working Group gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie, darunter das Zuse-Institut Berlin, die Technische Universität Berlin, die Purdue University, die National University of Singapore, E.ON Digital Technology GmbH, Kipu Quantum, das Forschungszentrum Jülich und IBM Quantum. Seit der ersten Veröffentlichung als Open-Source-Projekt im Jahr 2025 verfolgt QOBLIB ein klares Ziel: den Fortschritt auf dem Weg zu Quantum Advantage in der Optimierung sichtbar und nachvollziehbar zu machen. 

Warum Benchmarking entscheidend ist 

In der Optimierung reichen theoretische Versprechen nicht aus. Die meisten Verfahren, ob klassisch oder quantenbasiert, arbeiten heuristisch. Sie liefern oft gute Ergebnisse, garantieren jedoch nicht in jedem Fall die optimale Lösung. Deshalb muss ein möglicher Quantum Advantage in der Praxis nachgewiesen werden.

Genau hier liegt die Herausforderung: Ein überzeugender Nachweis gelingt nur im Vergleich mit den besten verfügbaren klassischen Verfahren. Und diese werden seit Jahrzehnten kontinuierlich weiterentwickelt. Kein einzelnes Forschungsteam kann diesen Vergleich allein leisten. QOBLIB schafft dafür die Grundlage: sie stellt gemeinsame Problemklassen, transparente Referenzwerte und einheitliche Bewertungsstandards bereit. Dadurch werden faire Vergleiche möglich und Fortschritte messbar. 

Neue Website für einfachen Zugang 

Mit der Veröffentlichung haben wir zudem eine neue QOBLIB-Website aufgebaut. Dadurch ist es einfacher denn je, sich zu beteiligen, Benchmarks zu erkunden, nachzuvollziehen, wie sich das Forschungsfeld entwickelt, und eigene Ergebnisse beizutragen. 

Die neue Website… 

• ist nach zehn Problemklassen und ihren Instanzen strukturiert. Insgesamt umfasst sie mehr als 1.200 Instanzen, von denen bereits über 500 optimal gelöst wurden.
• bietet eine Visualisierung der Komplexitätslandschaft, die jede Instanz nach Größe und Dichte einordnet, sodass sich die schwierigsten und interessantesten Probleme schnell identifizieren lassen.
• enthält eine fortlaufend aktualisierte Übersicht die für jede Instanz das jeweils beste bekannte Ergebnis dokumentiert, einschließlich der Person oder Organisation, die dieses erzielt hat, sowie deren Zugehörigkeit. Dadurch wird die Bibliothek zu einer öffentlichen, fortlaufend aktualisierten Übersicht über den aktuellen Stand der Forschung.
• ermöglicht ein unkompliziertes Einreichen eigener Ergebnisse: Ein geführter Submission Builder begleitet Nutzerinnen und Nutzer durch den gesamten Prozess, validiert die Ergebnisse und exportiert Dateien, die direkt als Pull Request eingereicht werden können.

QOBLIB ist nicht nur eine Benchmark-Sammlung, sondern eine offene, transparente und kollaborative Library, die den Fortschritt in der Optimierungs- und Quantenforschung sichtbar macht und aktiv fördert. 

Eine wachsende Community

Was als gemeinschaftliches Forschungsprojekt begann, entwickelt sich zunehmend zu einer zentralen Ressource für die Optimierungs-Community. Inzwischen wurden mehr als 2.000 Ergebnisse eingereicht. Neue Beiträge stammen unter anderem von E.ON, dem Forschungszentrum Jülich und dem STFC Hartree. Neue Ergebnisse wurden außerdem von Aqarios, Global Data Quantum, JIJ, Kipu Quantum, ParityQC, Q-CTRL, Qoro und Qunova vorgelegt, die alle Mitglieder des IBM Quantum Startup Programs sind. In Summe zeigen diese Beiträge, wo das Fachgebiet heute steht. Sie vermitteln uns einen Eindruck davon, wie sehr sich Quantenansätze durchsetzen und wie groß der Abstand noch ist, der sie von den besten klassischen Lösungen trennt. Und da diese Lücke selbst ein variables Ziel ist – da sich sowohl Quanten- als auch klassische Methoden ständig verbessern –, ermöglicht uns die Bestimmung des aktuellen Stands der Technik, den Fortschritt zu messen.

QOBLIB wurde entwickelt, um sowohl Quanten- als auch klassische Paradigmen nebeneinander zu verfolgen, sodass sie auch erfasst, wie sich klassische Methoden seit Einführung der Library weiterentwickelt haben. Dies ist entscheidend für den Erfolg von QOBLIB: Eine Behauptung über Quantum Advantage ist nur so stichhaltig wie die dahinterstehende klassische Basis – und diese Basis wird immer besser. 

Gemeinsam den nächsten Meilenstein erreichen 

Die Suche nach einem praktischen Quantum Advantage in der Optimierung ist keine Aufgabe einzelner Unternehmen oder Forschungseinrichtungen. Sie lebt von einer aktiven Community, die Ergebnisse teilt, Methoden vergleicht und neue Herausforderungen definiert. Genau dafür wurde QOBLIB geschaffen. Unabhängig davon, ob jemand an klassischen oder Quantenverfahren arbeitet: Jede eingereichte Lösung, jeder Benchmark und jeder neue Datensatz trägt dazu bei, das Verständnis darüber zu verbessern, wo Quantencomputing künftig den größten Nutzen entfalten kann. Darüber hinaus sind Vorschläge für neue Problemklassen ausdrücklich willkommen.

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Weiterführende Links

👉 www.ibm.com  

Foto: IBM