Schnellere Datenverarbeitung Quantencomputer helfen bei der Verarbeitung von Radardaten

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Mit verbesserten Quantenalgorithmen wollen Forscher die Leistungsfähigkeit künftiger Radarsensoren steigern und die Daten von den Radarsystemen schneller verarbeiten. Das hat auch Auswirkungen auf die Radarfernerkundung.

Radar-Systeme der Zukunft sind Multiplattform- und Multisensor-Verbünde, die in hochdynamischen Umfeldern einsatzfähig sein müssen. Eine bestmögliche Verteilung der Aufgaben auf Sensoren und Sensorverbünde wird dabei zu einem Problem, das mit klassischen Computern nicht mehr in Echtzeit gelöst werden kann. Quantencomputer können eine Lösung sein.

Damit das möglich wird, arbeiten Forscher im Projekt QUA-SAR (Quantencomputing für die Radarfernerkundung) daran, die Leistungsfähigkeit zukünftiger Radarsysteme durch den Einsatz von Quantencomputern zu verbessern. Hauptziele des Projekts sind:

• Steigerung der Leistungsfähigkeit von Radarsensoren,

• Beschleunigung der Radardatenverarbeitung,

• Optimierung der Radarantenne,

• Verbessertes Design des Sendesignals,

• Unterdrückung von Mehrdeutigkeiten und

• Effizientere Verarbeitung großer Mengen an Radardaten.

Im Projekt QUA-SAR erforscht das DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme verbesserte Quantenalgorithmen, welche die Leistungsfähigkeit zukünftiger Radarsensoren steigern und die Radardatenverarbeitung beschleunigen sollen. Neben dem DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme wird Hensoldt das Projekt bei der Entwicklung realistischer Anwendungs- und Nutzungsszenarien für die Störunterdrückung und das Quantencomputer-gestützte Ressourcenmanagement unterstützen. Dazu trägt es simulierte und reale Daten bei und stellt zusätzlich Ansätze von Quanten-maschinellem Lernen (QML) vor, die sowohl bei der SAR- als auch bei der Mikro-Doppler-basierten Klassifikation und Tracking angewendet werden können.

Noch ist die Leistungsfähigkeit der Quantencomputer begrenzt

Beim ersten Arbeitstreffen am DLR-Standort Oberpfaffenhofen stellte Hensoldt gemeinsam mit dem Unterauftragnehmer Tensor AI Solutions und dem DLR-Projektteam die Herausforderungen und möglichen Ansätze für Quantencomputing vor: beim quantenoptimierten Ressourcenmanagement und der Störunterdrückung, beim Tracking und bei der Mikro-Doppler- und SAR-Klassifikation.

Eine zentrale Herausforderung, die während des Treffens diskutiert wurde, ist die derzeit noch begrenzte Leistungsfähigkeit der ersten Quantencomputer. Um diese Einschränkung zu überwinden, wurden auch Strategien diskutiert, die es ermöglichen, bereits mit einfacher, in naher Zukunft verfügbarer Quantenhardware einen Quantenvorteil zu erzielen.

Mehr Leistung für künftige Radar-Systeme

Quantentechnologien sind ein dynamisches Forschungsfeld für die Radarfernerkundung. Sowohl die die Radar-Hardware also auch die Radar-Signalverarbeitung werden dabei fundamental weiterentwickelt. Im Projekt QUA-SAR sollen die Möglichkeiten von Quantencomputern für die Lösung komplexer Prozessierungs- und Optimierungsaufgaben in der Radarfernerkundung erforscht und ausgenutzt werden. Insbesondere das Quantencomputing wird es in absehbarer Zukunft erlauben, bestimmte rechenintensive Aufgaben im Vergleich zu klassischen Computern in exponentiell verkürzter Laufzeit zu lösen. Dies ist besonders relevant für zukünftige Radar-Systeme, die als Multiplattform- und Multisensor-Verbünde in hochdynamischen Umgebungen operieren müssen.

Das Projekt QUA-SAR, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, verspricht einen entscheidenden Fortschritt beim Radar Resource Management und könnte die Zukunft der Radarfernerkundung maßgeblich beeinflussen. (heh)

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