Quantencomputing für die Zukunft der Industrie: mehrere Projekte auf der Hannover Messe 2024 präsent

© Oliver Dietze

Noch sind Quantencomputer keine große Hilfe für die industrielle Produktion, doch in nicht allzu ferner Zukunft sollen sie dazu beitragen, vielfältige Herausforderungen in Optimierung oder Simulation zu lösen. Auch die neun vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekte des Technologieprogramms „Quanten-Computing – Anwendungen für die Wirtschaft“ bearbeiten verschiedene Use Cases im industriellen Umfeld oder liefern wichtige Softwarebausteine, um den Einsatz von Quantencomputern zu erleichtern. Einige von ihnen präsentieren sich nun auf der Hannover Messe 2024 und laden Besucherinnen und Besucher dazu ein, sich bereits jetzt über die Möglichkeiten des Quantencomputings für die Industrie zu informieren.

Mit Quantencomputern Simulationen beschleunigen – QUASIM
Ein wichtiger Anwendungsfall von Quantencomputern im Bereich industrielle Fertigung ist die Beschleunigung von Simulationen, um Produktionsprozesse optimal einzustellen und dadurch Ausschuss und Produktionsausfälle zu vermeiden. Auf der Hannover Messe stellt das Projekt QUASIM am Saarlandstand in Halle 2, Stand B10 am Beispiel von Fräsen und Laserschneiden vor, wie herkömmliche Fertigung durch quantengestützte Simulationen ergänzt werden kann, so dass die Prozesse beschleunigt und die Qualität verbessert werden.
„Die metallverarbeitende Industrie zählt deutschland- wie EU-weit zu den wichtigsten Wirtschaftszweigen. In der Fertigung lebt man mit einem Ausschuss von etwa einem Prozent – das hört sich wenig an, ist aber in Summe ein großer Faktor auch für die Wettbewerbsfähigkeit“, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Maaß, Konsortialleiter des Projektes.
Doktorandin Hannah Stein aus dem Forschungsteam von Prof. Maaß ergänzt: „Simulationen werden in der Praxis selten genutzt – weil der Rechenbedarf zu hoch ist und weil dafür eine Vielzahl sehr spezieller Daten und Informationen benötigt wird, was zugleich hochspezialisiertes Know-how voraussetzt.“
Bis Quantencomputer den „Warp-Antrieb“ zum Blitzrechnen großer Datenmengen zünden, ist zwar noch ein gutes Stück zu gehen. Aber was die Forschungspartner im Projekt QUASIM erarbeiten, ist keine Zukunftsmusik. Die Partner aus Wissenschaft und Praxis arbeiten daran, die Leistungskraft der Quanten für die Simulation in der Fertigung kurz- und langfristig nutzbar zu machen. „Unsere ersten Untersuchungen haben gezeigt, dass quantenmechanische Funktionsprinzipien und quantenbasiertes maschinelles Lernen die algorithmischen Fragestellungen besser und signifikant schneller lösen können“, so Projektkoordinator Wolfgang Maaß. „Die heutigen Quantencomputer sind zwar noch in den Kinderschuhen, ihre Technologien aber können schon dort Einsatz finden, wo herkömmliche Computer an ihre Grenzen stoßen und immens viel Zeit beim Rechnen brauchen“, erklärt der Wirtschaftsinformatiker.

Grundlagen für effiziente Quantensoftware – EniQmA und Qompiler
Eine große Hürde für den Einsatz von Quantencomputern für industrielle Anwendungen stellt die immer noch sehr komplizierte Programmierung der Rechner dar. Die Projekte EniQmA und Qompiler entwickeln daher verschiedene Tools und Methoden, um ein strukturiertes ingenieurwissenschaftliches Vorgehen zu ermöglichen. Beide Projekte zeigen sich auf der Hannover Messe 2024 auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand B24, und erläutern dort ihre Ergebnisse zur Erleichterung der Programmierung und des Einsatzes von Quantensoftware.
Anhand eines einfachen „Hello World“-Programms können die Besucherinnen und Besucher einen ersten Einblick in die im Projekt Qompiler entwickelte Programmiersprache Qrisp für Quantencomputer gewinnen. Dabei lernen sie Quanteneffekte wie Superpositionen und Verschränkungen kennen. Zusammen mit dem Fraunhofer IAF wird darüber hinaus ein Qubit auf Basis eines Diamanten gezeigt, um die Kombination aus Quantencomputing-Hardware und -Software zu vermitteln.

Mehr erfahren in Präsentationen am BMWK-Stand
Die drei Projekte werden sich auch in zwei Sessions auf der Bühne am Stand des BMWK, Halle 2, A18, darstellen:

• Mittwoch, 24.4., 13:30–14:00 Uhr: „Quantenpioniere aus Forschung und wirtschaftlicher Anwendung“
• Donnerstag, 25.4., 16:35 – 17:00 Uhr: „Erste Erfolge auf dem Weg zum industriellen Quantenvorteil“

In kurzen Pitches gewinnt das Publikum einen Eindruck von aktuellen Entwicklungen und möglichen Einsatzfeldern. Anschließend laden die Projekte zu vertiefenden Gesprächen an die jeweiligen Messestände ein.

Alle Informationen auf einen Blick – Jetzt Programmbroschüre herunterladen
Einen umfassenden Überblick vermittelt die aktuelle digitale Programmbroschüre der Programbegleitung. Dort werden nicht nur alle neun Projekte des Technologieprogramms „Quanten-Computing – Anwendungen für die Wirtschaft“ kurz vorgestellt, sondern auch erste, vielversprechende Projektergebnisse gezeigt. Mögliche Anwender erhalten so einen schnellen Überblick über die Entwicklungen und können direkten Kontakt zu den Projektteams aufnehmen. Sie finden die Broschüre hier.

Quantum Lunch mit DLR-Quantencomputinginitiative und Quantum Delta NL
Eine weitere Möglichkeit, sich über Potenziale des Quantencomputings zu informieren, bietet ein niederschwelliges Quantum Lunch am Stand des DLR in Halle 13. Am 23., 24. und 25.4, jeweils von 12:00–12:30 Uhr werden ebenfalls in kurzen Pitches verschiedene Forschungsprojekte mit Relevanz für industrielle Anwender vorgestellt. Neben Vorhaben aus dem Technologieprogramm „Quanten-Computing – Anwendungen für die Wirtschaft“ präsentieren sich auch Anwendungsprojekte der DLR-Quantencomputinginitiative und Forschungspartner aus dem Umkreis des niederländischen Quantenhubs Quantum Delta NL.

Zusammenfassend gesagt: Interessierte Industrieanwender haben auf der diesjährigen Hannover Messe viele Gelegenheiten, sich näher mit dem Thema Quantencomputing zu befassen, mehr über mögliche Einsatzszenarien zu erfahren und Kontakte für mögliche Kooperationen zu knüpfen.

Weiterführende Links:
Pressemittelung QUASIM
Projektwebseite QUASIM
Informationen zum Messeauftritt Fraunhofer FOKUS
Projektwebseite EniQmA
Projektwebseite Qompiler