Die technologischen Fortschritte in der Quanteninformationsverarbeitung der letzten Jahre haben dazu geführt, dass heutzutage Berechnungen auf Quantencomputern durchgeführt werden können, welche an der Grenze der Rechenkraft moderner klassischer Computer liegen. Dies hat ein wachsendes Interesse an der Suche nach praktischen Anwendungen für diese neue Generation von Quantenhardware geweckt. Eine solche Anwendung, bekannt als Quantenoptimierung, besteht darin, Quantencomputer zur Lösung klassischer kombinatorischer Optimierungsprobleme einzusetzen. Insbesondere werden variationelle Quantenalgorithmen auf modernster Quantenhardware aktiv erforscht, um einen potenziellen Quantenvorteil in der Quantenoptimierung zu demonstrieren. Unabhängig von der spezifischen Hardware und dem Algorithmus ist die Art und Weise, wie Optimierungsprobleme auf der Hardware kodiert werden, von entscheidender Bedeutung, insbesondere im derzeitigen Zeitalter der mittelgroßen verrauschten Quantensysteme. Darüber hinaus passen typische kombinatorische Optimierungsprobleme selten zur Konnektivität der meisten Quantencomputer, daher ist entweder Qubit-Routing oder eine Reformulierung des Problems in eine größere, aber hardware-nativere Form erforderlich. Da die derzeit verfügbaren Quantenressourcen begrenzt sind, muss der Overhead der Kodierung auf die Hardware minimiert werden, um das volle Potenzial der Quantenhardware auszuschöpfen. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Techniken zur effizienten Kodierung und Lösung beliebig vernetzter Optimierungsprobleme auf aktueller Quantenhardware. Aufbauend auf der Lechner-Hauke-Zoller-Architektur führen wir die Parity-Architektur ein, einen hardware-unabhängigen Ansatz zur Kodierung beliebiger kombinatorischer Optimierungsprobleme in Quantensystemen mit einer quadratischen Gittergeometrie und quasi-lokalen Wechselwirkungen. Sie bietet einen problemunabhängigen und skalierbaren Bauplan für Quantenhardware und eliminiert die Notwendigkeit fü, The technological advances of quantum information sciences in the last years brought quantum computers from proof-of-principle experiments to calculations that border on classical intractability, triggering a growing interest in finding practical applications for near-term quantum hardware. One such application, known as quantum optimization, is to utilize quantum computers to tackle classical combinatorial optimization problems. In particular, variational quantum algorithms are actively explored on state-of-the-art quantum hardware striving for a demonstration of a potential quantum advantage in quantum optimization. Independent of the specific hardware and algorithm, the way optimization problems are encoded on hardware is crucial, especially in the current era of noisy intermediate-scale quantum devices. Moreover, typical combinatorial optimization problems rarely fit the connectivity of most quantum devices and either qubit routing or a reformulation of the problem into a larger, but more hardware-native form, is necessary. Since the currently available quantum resources are limited, the overhead from the encoding onto the hardware has to be minimized to harness the full potential of quantum hardware. The main objective of this thesis is to develop techniques to efficiently encode and tackle arbitrarily connected optimization problems on current quantum hardware. Building on the Lechner-Hauke-Zoller scheme, we introduce the parity architecture, a hardware-agnostic approach to encode arbitrary combinatorial optimization problems in quantum systems with square-lattice geometry and quasi-local interactions. It provides a problem-independent and scalable blueprint for quantum hardware and eliminates the need for qubit routing. Moreover, we propose a method to encode constrained optimization problems within the parity architecture, requiring only an adaptation of the driver Hamiltonians used in the corresponding algorithms. This is followed by a benchmark of the reso, vorgelegt von Kilian Ender, MSc, Zusammenfassung in deutscher Sprache, Kumulative Dissertation aus acht Artikeln, Dissertation Universität Innsbruck 2023