Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAFInnerhalb des Kompetenzzentrums Quantencomputing Baden-Württemberg werden Verbundprojekte durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg gefördert. In der ersten Projektlaufzeit 2021 bis 2022 werden sechs Projekte gefördert:
Verbundprojekte im Kompetenzzentrum Quantencomputing
QC-4-BW – Entwicklung eines Diamant-basierten, spintronischen Quantenregisters für einen aufskalierbaren Quantenprozessor
Ziel ist die Entwicklung eines Diamant-basierten, spintronischen Quantenregisters für einen skalierbaren Quantenprozessor, um quantenchemische Prozesse zu evaluieren. Dafür wird ein 10-Qubit-Quantenregister entwickelt, das als einziges bisher realisiertes Register auch über einen integrierten Quantenspeicher verfügen soll.
Partner: Fraunhofer IAF, Fraunhofer ICT, KIT, Universität Stuttgart, Universität Ulm, Universität Konstanz
Assoziierte Partner: BASF SE, Merck KGaA, Diamond Materials GmbH, Q.ANT GmbH, IBM Deutschland GmbH, HQS Quantum Simulations GmbH, Robert Bosch GmbH, SVA System Vertrieb Alexander GmbH, Evatec Europe GmbH, Attocube Systems AG, Cynora GmbH
Weitere Informationen im Projektsteckbrief QC-4-BW
QORA – Quantenoptimierung mit resilienten Algorithmen
Unternehmen – auch außerhalb der Finanzbranche – müssen zunehmend große und komplexe Portfolios verwalten. Dabei wird die Fähigkeit, schnell optimale Entscheidungen zu treffen, zu einem maßgeblichen Wettbewerbsvorteil. Quantencomputer können perspektivisch konventionelle Rechner bei Optimierungsverfahren übertreffen. Im Projekt werden daher solche Optimierungs-Algorithmen entwickelt und in der Praxis erprobt.
Partner: Fraunhofer IAF, DHBW Ravensburg, Universität Tübingen, Universität Konstanz, Universität Stuttgart
Assoziierte Partner: Wüstenrot & Württembergische AG, Bausparkasse Schwäbisch Hall AG, Advantest, Airbus Defence and Space GmbH, UniCredit Bank AG, JoS Quantum GmbH; HQS Quantum Simulations GmbH
Weitere Informationen im Projektsteckbrief QORA
SEQUOIA – Software-Engineering industrieller, hybrider Quantenanwendungen und -algorithmen
Im Projekt werden neue Methoden, Werkzeuge und Vorgehensweisen für Quantencomputing erforscht, entwickelt und erprobt, um zukünftig die industrielle Nutzung zu ermöglichen. Im Fokus stehen Anwendungen und Algorithmen u.a. für die Bereiche Fertigung, Entwicklung, Logistik, Energie und die Finanzbranche, sowie ein Quantensoftware-Komponentenbaukasten und ein Software-Engineering-Modell.
Partner: Fraunhofer IAO, Fraunhofer IPA, Fraunhofer IAF, FZI, Universität Stuttgart, Universität Tübingen
Assoziierte Partner: Unternehmen aus verschiedenen Branchen wie Maschinenbau, Werkzeugmaschinen, Automobilhersteller, Automobilzulieferer, IT und IT Dienstleister, Produktion, Energie, Logistik, Finanzwirtschaft
Weitere Informationen im Projektsteckbrief SEQUOIA
SiQuRe – Modellierung und Simulation von Qubit-Registern aus Ketten von NV-Zentren auf Versetzungen in Diamant
Das Forschungsvorhaben behandelt mit Modellen und Computersimulationsmethoden der theoretischen Quantenphysik die Frage, inwieweit sich als Qubits adressierbare atomare Defektkomplexe in Kristallen entlang linearer Strukturdefekte periodisch anordnen und als Qubit-Register für den Aufbau von Quantencomputern nutzen lassen. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt auf regelmäßigen Anordnungen einer größeren Anzahl von Stickstoff-Vakanz-Zentren (NV-Zentren) im Diamantkristall.
Partner: Fraunhofer IWM, Universität Ulm, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Assoziierte Partner: Tensor Solutions GmbH (Startup in Gründung), Leichtbau BW GmbH
QuESt – IBM-Quantencomputer: Materialdesign für elektrochemische Energiespeicher und -wandler mit innovativen Simulationstechniken
Im Projekt QuESt wird der IBM-Quantencomputer zu Materialsimulationen für elektrochemische Energiesysteme eingesetzt und erprobt.
Die atomistische Modellierung von Batterien und Brennstoffzellen ist das Kernthema des Projektes. Es werden thermodynamische Eigenschaften von festen Elektrodenmaterialien mit einer Kombination der Dichtefunktionaltheorie und einem quantenphysikalischen Ansatz für stark korrelierte lokale Elektronenzustände berechnet sowie elektrochemische Reaktionen in flüssigen Elektrolyten mit quantenchemischen Variationsmethoden simuliert.
Partner: Fraunhofer IWM, DLR-Institut für Quantentechnologien, DLR-Institut für Technische Thermodynamik
Assoziierte Partner: Unternehmen aus verschiedenen Branchen, u. a. der Automobilbranche
EFFEKTIF –Stabilitätsanalyse und Fehlerkorrekturprotokolle für kritische Infrastrukturnetze
Stabilität und – im Bedarfsfall – rasche und effiziente Fehlerkorrektur beim Betrieb systemrelevanter öffentlicher Infrastruktur etwa für Wasser- und Stromversorgung oder Kommunikation ist von strategischer Relevanz für das Gemeinwesen. All diese Strukturen können als endliche, i.d.R. gekoppelte Netzwerke modelliert werden, doch erschwert die mit der Netzwerkgröße rasch wachsende Komplexität denkbarer Störungsszenarien eine simulationsgestützte Problemintervention in Echtzeit. Durch die Abbildung typischer Netzwerkstrukturen auf Quantennetzwerke und deren Implementierung auf der IBM-Quantenhardware soll das Potential quantenmechanischer Interferenzeffekte für die Effizienzsteigerung solcher Simulationen ausgelotet werden.
Partner: Gruppe Agentenbasierte Simulationsmethoden, Abteilung Sicherheitstechnologie und Baulicher Schutz, Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI; Abteilung für Quantenoptik und -statistik, Physikalisches Institut, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (ALU)
Assoziierte Partner: Überlandwerk Mittelbaden GmbH & Co. KG