Mit Quantencomputern die schweren Probleme lösen Zwei Millionenprojekte sollen die Zukunftstechnologie nutzbar machen
Damit „Quantum Computing“ Probleme löst, benötigt man nicht nur einen funktionierenden Quantencomputer – man muss auch mit ihm rechnen können. Mit QuBRA und ProvideQ ist die Technische Universität Braunschweig gleich an zwei Projekten beteiligt, die den praktischen Nutzen der Rechenpower von Quantencomputern erforschen wollen. Die zwei Forschungsverbünde erhalten dafür vom Bundesforschungs- und Bundeswirtschaftsministerium insgesamt 6,6 Millionen Euro.
Unsere digitalisierte Welt braucht effizientere Abläufe und Ressourceneinsatz, um leistungs- und zukunftsfähig zu sein. Das betrifft nicht nur Produktion und Automatisierung sowie Verkehrs-, Bau- oder Gesundheitswesen. Effizienz schont auch die Umwelt. Selbst kleine Verbesserungen können viel bewirken.
Allerdings gehören die kritischsten Optimierungsfragen typischerweise zur Klasse der „NP-schweren“ Probleme. Das bedeutet, dass der Aufwand für die nötigen algorithmischen Berechnungen früher oder später so dramatisch wächst, dass eine Bestimmung optimaler Lösungen praktisch unmöglich wird. Hier besteht die Hoffnung, dass Quantencomputer, wie sie zurzeit im Quantum Valley Lower Saxony entstehen, die Grenzen des Unmöglichen ein ganzes Stück hinausschieben können. Allerdings konzentriert sich das niedersächsische Quantenbündnis bisher vor allem auf die Hardware. Für das tatsächliche Computing beschäftigen sich daher die Projekte QuBRA und ProvideQ jetzt mit leistungsfähigen Berechnungsmethoden für Quantencomputer.
QuBRA – industrielle Prozesse optimieren
Bei QuBRA (Quantum Methods and Benchmarks for Resource Allocation) startete am 1. Januar 2022 ein Team aus Expertinnen und Experten zu Quanteninformation, klassischer deterministischen Algorithmik, maschinellen Lernen und Software Engineering. Zusammen mit den Unternehmen Infineon und Volkswagen erforschen sie für Quantencomputer nutzbare Methoden, mit denen die Unternehmen Optimierungsprobleme praktisch angehen können. Mit Professorin Ina Schaefer (Software Engineering) und Professor Sándor Fekete (Algorithmik) sind zwei Institute der TU Braunschweig am Verbund beteiligt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert QuBRA bis 2024 mit 3,7 Millionen Euro.
ProvideQ – Enabling the enablers
Professorin Ina Schaefer und Professor Sándor Fekete koordinieren zudem das Projekt ProvideQ (Quantum Readiness for Optimization Providers), das ebenfalls am 1. Januar 2022 startete. Ziel ist es, etablierte Modellierungssysteme der klassischen Optimierung durch quantenalgorithmische Methoden zu erweitern. Unter dem Motto „Enabling the enablers“ will ProvideQ damit neue Verfahren des Quantum Computing für die Industrie nutzbar machen, ohne dass diese dafür jeweils eigene Forschungsabteilungen benötigt.
Beteiligt sind außerdem aus der Mathematik der TU Braunschweig Professor Sebastian Stiller und Professor Timo de Wolff, dazu Wissenschaftler*innen aus der Quanteninformationstheorie der Leibniz Universität Hannover, der Theoretischen Physik der Universität zu Köln, des Quanten Computings an der Johannes Kepler Universität Linz sowie die Optimierungsdienstleister GAMS und 4flow. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert ProvideQ mit 2,9 Millionen Euro. Das Forschungsprojekt läuft ebenfalls bis Ende 2024.
