Quantencomputer und klassische Rechner optimieren gemeinsam

Der Physiker Peter P. Orth (l.) und der Informatiker Markus Bläser erforschenim Projekt Qiapo, wie sich die Vorteile von klassischen Rechnern undQuantencomputern zusammenführen lassen.
Der Physiker Peter P. Orth (l.) und der Informatiker Markus Bläser erforschenim Projekt Qiapo, wie sich die Vorteile von klassischen Rechnern undQuantencomputern zusammenführen lassen. – Bild: ©Thorsten Mohr

Klassische Computer können viele Optimierungsprobleme wie etwa das ‚Problem des Handlungsreisenden‘ nur näherungsweise knacken, aber nicht vollständig und oft nur unter langer Laufzeit. Ihre Algorithmen orientieren sich dabei an tatsächlichen Problemen aus der Praxis und nutzen deren Strukturen heuristisch aus. „Das funktioniert erstaunlich gut. Oft sind Algorithmen, die in der Theorie langsamer sind als andere, in der Praxis dennoch schneller“, erklärt Peter P. Orth, Professor für Theoretische Physik der Quanteninformation an der Universität des Saarlandes. Jedoch erzielen die Algorithmen oft nur die beste Lösung, die sich unter den gegebenen Umständen finden lässt. Orth und sein Professoren-Kollege Markus Bläser, Informatiker und Experte für Komplexität und Algorithmik wollen gemeinsam mit den Industriepartnern Infineon und BMW sowie dem Quantencomputer-Startup Planqc einen Schritt weiter gehen.

Im neuen Forschungsprojekt namens ‚Qiapo‘ – Quanteninformierte approximative Optimierung auf NISQ und partiell fehlertoleranten Quantencomputern‘ wollen die Beteiligten mit einem auf Neutralatomen basierenden Quantencomputer zunächst hochkomplexe Logistikaufgaben, die z.B. bei Herstellung und Vertrieb von Autos oder Computerchips auftauchen, so weit ‚kleiner rechnen‘, dass ein klassischer Computer mit seinen in der Praxis erprobten Algorithmen damit besser fertig wird und das Problem zu Ende rechnen kann.

Quantencomputer bergen hier Potenzial, da ihre Recheneinheiten, die Qubits, sich in einer Überlagerung der Zustände 0 und 1 befinden können. Die Bits herkömmlicher Computern nehmen hingegen entweder den Zustand 1 oder 0 ein. Wo klassische Computer an grenzen stoßen, können Quantencomputer dadurch Lösungen für hochkomplexe mathematische Probleme finden oder diese vereinfachen.

Die Wissenschaftler betonen jedoch, dass es auch mit dieser Methode für alltägliche Herausforderungen von Industrieunternehmen keine hundertprozentige Lösung geben wird. Hier kommt ‚approximative Optimierung‘ ins Spiel. Mithilfe von Quanten- und klassischen Algorithmen versuchen die Wissenschaftler, die bestehenden Optimierungsthemen per Annäherung noch etwas besser zu lösen als es derzeit der Fall ist.

Ein Beispiel zur Veranschaulichung: Wenn ein Problem derzeit mit 80-prozentiger Genauigkeit gelöst werden kann, könnte ein Ansatz aus der Kombination von Quanten- und klassischen Computern dafür sorgen, dass das Problem auf effiziente Weise zu 85 oder 95% gelöst wird. Ein Quantencomputer könnte also dabei unterstützen, die Genauigkeit zu erhöhen.

Physiker Orth beschreibt ein realistisches Ziel des Projekts: „Wir werden nun in den kommenden drei Jahren nicht auf Anhieb die großen Probleme lösen. Aber wir werden am Ende mit hoher Wahrscheinlichkeit wissen, ob wir mit unserem Ansatz solche Probleme grundsätzlich lösen können und diese dann gegebenenfalls weiter erforschen.“ Schon minimale Effizienzgewinne in den komplexen Abläufen der industriellen Produktion und des Vertriebs könnten hier einen Nutzen erzielen, betonen die Forschenden.

Gefördert wird das Projekt mit 2,3Mio.€ vom Bundesforschungsministerium.



  • Neuer CEO und General Manager bei Schneider Electric in Lahr

    Neuer CEO und General Manager bei Schneider Electric in Lahr

    Schneider Electric hat seit dem 1. Juli mit Yusuf Pence einen neuen CEO sowie General Manager für den Standort in Lahr.

    mehr lesen: Neuer CEO und General Manager bei Schneider Electric in Lahr

  • Neuer Präsident für die IFR

    Neuer Präsident für die IFR

    Das Executive Board der International Federation of Robotics (IFR) hat Takayuki Ito zum Präsidenten gewählt.

    mehr lesen: Neuer Präsident für die IFR

  • VDMA Software und Digitalisierung mit neuem Vorstand

    VDMA Software und Digitalisierung mit neuem Vorstand

    Der VDMA Software und Digitalisierung hat einen neuen Vorstand gewählt.

    mehr lesen: VDMA Software und Digitalisierung mit neuem Vorstand

  • Friedhelm Loh Group beruft Niko Mohr in den Vorstand

    Friedhelm Loh Group beruft Niko Mohr in den Vorstand

    Die Führungsspitze der Friedhelm Loh Group hat ein neues Mitglied: Prof. Dr. Niko Mohr (Bild) erweitert zum 1. November 2024 den Vorstand der Gruppe.

    mehr lesen: Friedhelm Loh Group beruft Niko Mohr in den Vorstand

  • BSI sieht Cybersicherheit durch CRA signifikant gestärkt

    BSI sieht Cybersicherheit durch CRA signifikant gestärkt

    Saugroboter, smarter Katzenfutterautomat, die meisten Apps auf mobilen Geräten oder Smart-TVs – die steigende Zahl vernetzter Hard- und Softwareprodukte bringt neben Komfort und Automation auch Risiken und neuartige Angriffsvektoren.

    mehr lesen: BSI sieht Cybersicherheit durch CRA signifikant gestärkt

  • Pavel Boháč wird Aimtec-CEO

    Pavel Boháč wird Aimtec-CEO

    Der Digitalisierungsspezialist Aimtec ernennt Pavel Boháč (35) zum neuen CEO. Er folgt auf die Unternehmensgründer Jaroslav Follprecht und Roman Žák, die nun als Aufsichtsräte fungieren.

    mehr lesen: Pavel Boháč wird Aimtec-CEO

  • Stimmung im Maschinenbau verschlechtert sich

    Stimmung im Maschinenbau verschlechtert sich

    Die Stimmung und die Aussichten im Maschinenbau haben sich laut aktueller VDMA-Konjunkturumfrage aus dem September merklich eingetrübt.

    mehr lesen: Stimmung im Maschinenbau verschlechtert sich

  • Erster photonischer Quantencomputer in Deutschland rechnet in Paderborn

    Erster photonischer Quantencomputer in Deutschland rechnet in Paderborn

    Auch wenn Quantencomputer seit einigen Jahren Gegenstand intensiver Forschung sind, ist es bisher nicht gelungen, ausreichend robuste Systeme zu realisieren.

    mehr lesen: Erster photonischer Quantencomputer in Deutschland rechnet in Paderborn

  • BuildingSmart International und IDTA unterzeichnen Kooperationsvereinbarung

    BuildingSmart International und IDTA unterzeichnen Kooperationsvereinbarung

    Die BuildingSmart International (bSI) und die Industrial Digital Twin Association (IDTA) wollen künftig auf gemeinnütziger Basis zusammenzuarbeiten, um eine offene digitale Interoperabilität in der Gebäudetechnik zu fördern.

    mehr lesen: BuildingSmart International und IDTA unterzeichnen Kooperationsvereinbarung

  • Energieverbrauch beim Umformen und in der Zerspanung reduziert

    Energieverbrauch beim Umformen und in der Zerspanung reduziert

    Daten werden benötigt, um in hochspezialisierten Prozessen Maschinen und Anlagen zu steuern.

    mehr lesen: Energieverbrauch beim Umformen und in der Zerspanung reduziert

  • Erste agile Batteriezellfertigung eröffnet

    Erste agile Batteriezellfertigung eröffnet

    Die Nachfrage nach Batteriezellen wird aktuell vor allem durch kostengetriebene Massenproduktion in Asien und Nordamerika gedeckt, was auch Auswirkungen auf den Maschinen- und Anlagenbau hat.

    mehr lesen: Erste agile Batteriezellfertigung eröffnet

  • Eclipse Foundation und DIN kooperieren

    Eclipse Foundation und DIN kooperieren

    Die Eclipse Foundation, eine der weltweit größten Open-Source-Stiftungen, und das Deutsche Institut für Normung (DIN) haben eine Absichtserklärung bekannt gegeben.

    mehr lesen: Eclipse Foundation und DIN kooperieren