Quantencomputing verspricht Durchbrüche in der Entwicklung innovativer Lösungen für industrielle Herausforderungen. Im Projekt QuBRA sollen beispielsweise per Quantenalgorithmen Produktionsprozesse bei Mikrochips und Autos verbessert werden. (Bild: Simon Wegener)
Auf Quantencomputern ruhen viele Hoffnungen. Die ersten existierenden Prototypen sind bislang aber vor allem in der Lage eher akademische Fragestellungen ohne praktischen Anwendungsbezug zu lösen. Das Projekt QuBRA unter der Leitung der Leibniz Universität Hannover will nun zeigen, wie das Zukunftsversprechen der Quantencomputer eingelöst werden kann. Konkret geht es darum, die hochkomplexen Produktion von Mikrochips oder modernen Fahrzeugen zu optimieren. Hier haben bereits kleine Verbesserungen enorme gesamtwirtschaftliche Auswirkungen. Die im Zusammenhang mit den Produktionsprozessen teilweise auftretenden Optimierungsprobleme können von klassischen Rechnern jedoch nicht innerhalb einer für die wirtschaftliche Praxis erforderlichen Zeit optimal gelöst werden. Daher sollen im Rahmen des Projekts Quantenalgorithmen als leistungsstarke Werkzeuge für die kombinatorische Optimierung eingesetzt werden.
Wann ist ein Quantencomputer bei der Lösung der auftretenden Optimierungsprobleme klassischen Rechnern überlegen?
Wann aber ein Quantencomputer bei der Lösung der auftretenden Optimierungsprobleme klassischen Rechnern überlegen ist und wann nicht, ist nicht leicht festzustellen. Die Entscheidung hängt ab von den Problemdetails, den Fähigkeiten der Quantencomputer-Hardware und von der Leistungsfähigkeit konkurrierender klassischer Ansätze. Professor Tobias Osborne vom Institut für Theoretische Physik der Leibniz Universität Hannover und Koordinator des QuBRA-Projekts erläutert: "Dieses Problem ist derzeit kaum verstanden aber für industrielle Anwendungen von großer Bedeutung. Für die Lösung ist eine engere Zusammenarbeit von Grundlagenforschung und Praxis nötig." QuBRA bringt dafür ein breites Konsortium von wissenschaftlichen Expertinnen und Experten aus den Bereichen Quanteninformation, klassische deterministische Algorithmen, maschinelles Lernen und Software-Engineering sowie industrielle Anwender zusammen. So sollen Optimierungsprobleme aus dem praktischen Kontext der Industriepartner Infineon und Volkswagen gelöst werden. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit drei Millionen Euro.
Was Sie schon immer über Quantencomputer wissen wollten
Als im Juni 2021 der erste Quantencomputer in Deutschland von IBM eingeweiht wurde, war das Interesse groß. Aber was verbirgt sich hinter der Technologie? Was kann sie eines Tages leisten, woran wird geforscht und wo lauern Gefahren? Das und mehr erfahren Sie hier.
Universität Hannover als Top-Adresse in der Quantencomputerforschung
QuBRA ist das dritte Großprojekt in kurzer Zeit zum Zukunftsthema Quantencomputer an dem die Leibniz Universität Hannover federführend beteiligt ist. 2021 startete das mit 25 Millionen Euro geförderte Bündnis Quantum Valley Lower Saxony (QVLS) an dem die LUH maßgeblich beteiligt ist und das bis 2025 Niedersachsens ersten 50-Qubit Quantencomputer baut. Und erst vor einem Monat wurde das 44-Milionen-Euro-Projekt ATIQ zur Implementierung von Quantenalgorithmen aus Finanzwesen und Chemie auf einem Quantendemonstrator mit künftigen Anwendern im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme "Quantencomputer-Demonstrationsaufbauten" bewilligt.
