Als Weltleitmesse für Optik und Photonik bietet die »LASER World of Photonics« vom 26. - 29. April 2022 ein zentrales Forum für alle Akteure der Photonikbranche. In der Sonderhalle »World of Quantum« stellt das Fraunhofer IKS seine Aktivitäten im Bereich Quantencomputing vor.

Künstliche Intelligenz wird in der medizinischen Diagnostik immer wichtiger. Im medizinischen Kontext ist es jedoch besonders wichtig, dass genaue und verlässliche Entscheidungen getroffen werden. Um dies sicherzustellen, sind beim Training von maschinellen Lernverfahren meistens große Trainingsdatensätze notwendig – jedoch liegen im medizinschen Bereich häufig nur kleine Datensätze mit 100 oder 1000 Bildern vor.

Quantencomputing-gestützte Algorithmen könnten helfen, das Training auch mit kleinen Datensätzen zu ermöglichen und somit die Genauigkeit im Vergleich zu konventionellen Trainingsmethoden für Aufgabenstellungen in der medizinischen Diagnostik erheblich zu steigern.

Wissenschaftler*innen des Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS präsentieren am Gemeinschaftsstand der »World of Quantum« ein sogenanntes hybrides Quantum-Klassisches Convolutional Neuronales Netz. Konventionelle Convolutional Neuronale Netze sind weit in der Bildererkennung verbreitet, benötigen aber gerade bei sehr komplexen Aufgaben große Datenmengen zum Trainieren. Am Demonstrator zeigen wir dagegen wie eine Quantencomputing-gestützte Variante dazu ein typisches Problem aus der medizinischen Diagnostik lernen kann.

Das Beispiel betrachtet die Identifikation von Brustkrebs in Ultraschall-Aufnahmen der Brust. Anhand von Trainingskurven und Bildern kann anschaulich nachvollzogen werden, wie der Quantencomputer-gestützte Algorithmus in der Praxis funktioniert. Der vorgestellte Algorithmus ist bereits für NISQ-Quantencomputer einsetzbar.