Quantencomputing

Quantencomputing könnte das wissenschaftliche Rechnen revolutionieren. Bestimmte komplexe Probleme werden in Sekunden statt Tagen oder Jahren lösbar sein. Zu den dringendsten Fragestellungen gehören sicher:

• Wie müssen Probleme beschaffen sein, damit Quantencomputer ihre Vorteile ausspielen können?
• Wie müssen Algorithmen für Quantencomputer aufgebaut sein?
• Wie formuliert man Rechenmethoden auf diesen Computern, damit sie ihr Potential auch voll entfalten können?

Fraunhofer SCAI engagiert sich daher in folgenden Forschungsfeldern:

• Erforschung neuartiger Algorithmen
• Transfer neuer Erkenntnisse in Wirtschaft und Gesellschaft
• Entwicklung neuer Businessmodelle

Der Aufbau von Kompetenz deutscher und europäischer Unternehmen in diesem neuen Feld ist wichtig für die internationale Wettbewerbsfähigkeit in den dynamischen Märkten des digitalen Wandels.

Bei Fraunhofer SCAI arbeiten die Geschäftsfelder High Performance Computing, Virtual Material Design, Numerische datenbasierte Vorhersage, Optimierung und Computational Finance gemeinsam an diesem Zukunftsthema.

Ebenso ist Fraunhofer SCAI partnerschaftlich mit vielen Instituten aus der Fraunhofer-Gesellschaft verknüpft. Zudem pflegen wir eine enge Verbindung zu den Aktivitäten anderer Forschungseinrichtungen in der Region.

Quantenoptimierung

Gewisse Klassen von Optimierungsaufgaben werden sich auf Quantencomputern sehr gut lösen lassen. Das wird einen großen Einfluss auf alle Branchen haben, in denen entsprechende Optimierungsverfahren eine Rolle spielen. Dazu gehören insbesondere die Logistik-Branche mit all ihren Aspekten vom Flottenmanagement bis hin zur Lageroptimierung. Hier werden robuste Optimierungen in Echtzeit möglich werden. Das wird große Einflüsse auf ganze Wertschöpfungsketten und die darin enthaltenden Businessmodelle haben.

Quanten-KI

Ein Ziel der Forschungsarbeiten ist es, Quantencomputer für Methoden des maschinellen Lernens (ML) nutzbar zu machen und so neue Durchbrüche in Künstlicher Intelligenz (KI) zu erzielen.

Quantennumerik

Es gibt erste Ansätze, numerische Verfahren auf Quantenrechner zu bringen. Allerdings stellt sich hier die Frage, ob die physikalischen Problemstellungen mit Quantenprozessoren nicht ganz anders formuliert werden können oder müssen. Vielleicht ist es in Zukunft gar nicht mehr notwendig, Differentialgleichungen zu diskretisieren und dann große Systeme mit numerischen Methoden zu lösen. Vielmehr ist es vorstellbar, dass wir physikalische Modelle viel direkter mit diesen neuen Prozessoren bearbeiten können. Allerdings herrscht in diesem Gebiet noch eine relativ große Unsicherheit hinsichtlich des Vorteils von Quantencomputern.