QCHALLengeNews

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QCHALLenge Software Framework

QCHALLenge Software Framework

Software Framework Jetzt Online!

(München, 28.08. 2025) Das QCHALLenge-FW ist ein Open-Source-Framework für die vereinfachte Modellierung von quantuminspirierten Industrieanwendungen. Mit nur wenigen Befehlen lässt sich die Software über Conda oder den interaktiven Installer einrichten – flexibel, je nach Anwendungsfall. Mehrere End-to-End-Beispiele, die von der Datengenerierung über die Modellierung bis hin zur Visualisierung reichen, zeigen Demonstrationen für die im QCHALLenge behandelten Use-Cases – darunter Production-Assignment-Scheduling, Sensor-Positioning, Autocarrier-Loading, Modular-Production-Logistics und Train-Routing.

Dank der modularen Architektur können Nutzer:innen nicht nur vorhandene Use-Cases ausführen, sondern auch eigene Problemstellungen hinzufügen und nahtlos in den Workflow integrieren. Ob Optimierung, Simulation oder Evaluation – alle zentralen Funktionen sind bereits als Module vorhanden.

Ein besonderes Dankeschön geht an Dr. Peter Limacher (SAP) und Nico Kraus (Aqarios GmbH) für die Konzeption und Ausarbeitung des Frameworks. Mehr Details sind im offiziellen Github Repository zu finden.


Munich Tech-Days 2025

Munich Tech-Days 2025

Förderprojekte und Demo Lego-Annealer

(München, 16.07 & 17.07. 2025) Im Rahmen der Roadshow „Quanten-Computing@Munich Tech Days“, organisiert von Bayern Innovativ, waren Vertreter von LMU (Jonas Stein, Maximilian Zorn) und SAP (Peter Limacher) am Münchner Ostbahnhof vor Ort. Dort wurden am 16. und 17. Juli 2025 den Interessenten und neugierigen Teilnehmern der Veranstaltung die Erkenntnisse des Quantum-Computings und des QCHALLenge Projektes vorgestellt. Neben einem kurzen Projekt Pitch von Jonas Stein über die Use-Cases des Projektes, und einem Social-Media Interview mit Peter Limacher, bedanken wir uns im Namen des Förderprojektes ganz herzlich für die tollen, interessanten Gespräche und die Einladung auf die Roadshow.


Paper auf der QCE-Konferenz 2025

Paper auf der QCE-Konferenz 2025

QCHALLenge Forschung in vollem Gange

(München, 14.07.2025) Wir freuen uns über folgende Forschung berichten zu können, die im Rahmen des QCHALLenge Projektes entstanden ist. Die im Folgenden gelisteten Paper werden auf dem Main-Track der QCE-Konferenz vom 31. August bis zum 05. September in Albuquerque, New Mexico, USA präsentiert werden:

  • Florian Krellner, Abhishek Awasthi, Nico Kraus, Sarah Braun, Michael Poppel, Daniel Porawski, „Solving a real-world modular logistic scheduling problem with a quantum-classical meta-heuristics“, to appear in the Proceedings of the IEEE QCE 2025.,
  • Nico Kraus, Marvin Erdmann, Alexander Kuzmany, Daniel Porawski „Quantum Annealing Hyperparameter Analysis for Optimal Sensor Placement in Production Environments“, to appear in the Proceedings of the IEEE QCE 2025.,
  • Peter J. Eder, Aron Kerschbaumer, Jernej Rudi Finzgar, Raimel A. Medina, Martin J. A. Schuetz, Helmut G. Katzgraber, Sarah Braun, Christian B. Mendl, „Quantum-Guided Cluster Algorithms for Combinatorial Optimization“, to appear in the Proceedings of the IEEE QCE 2025.,
  • Peter J. Eder, Simon Ramoser, Sarah Braun, Stefan Weltge, „Efficient active-passive vehicle coordination in multimodal transportation networks“, to appear in the Journal of Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review.,
  • Leo Sünkel, Jonas Stein, Maximilian Zorn, Thomas Gabor and Claudia Linnhoff-Popien, „Time-Aware Qubit Assignment and Circuit Optimization for Distributed Quantum Computing“, to appear in the Proceedings of the IEEE QCE 2025.,
  • David Bucher, Daniel Porawski, Maximilian Janetschek, Jonas Stein, Corey O’Meara, Giorgio Cortiana, Claudia Linnhoff-Popien, „Efficient QAOA Architecture for Solving Multi-Constrained Optimization Problems“, to appear in the Proceedings of the IEEE QCE 2025.

Wir gratulieren den Autoren und freuen uns über regen Austausch auf der QCE 2025.


Drittes QCHALLenge Konsortialtreffen

Das 3. QCHALLenge Konsortialtreffen

Fortschritte, Erfolge und Roadmaps

(Ludwigshafen, 03.06.2025) Auch im dritten Jahr kamen Vertreter des QCHALLenge Konsortiums von LMU, Siemens, SAP, BMW, die Aqarios GmbH und BASF zusammen, um gemeinsam den Stand des Projektes zu diskutieren. Das dritte Konsortialtreffen fand dieses Jahr am 03.06.2025 auf Einladung des Konsortialpartners BASF in Ludwigshafen statt.
In Anwesenheit von Herrn Johann Schmidt von der DLR Projektbegleitung folgte nach einem Grußwort der Konsortialleiterin Claudia Linhoff-Popien (LMU) eine belebte Diskussion über Fortschritte und Ziele der einzelnen Arbeitspakete. Das Kernziel des Projektes – die Aufarbeitung der Industrie Use-Cases der Konsortialpartner – war bereits abgeschlossen und die Ergebnisse und Ansätze im neu entwickelten QCHALLenge Softwarepaket integriert. Vorstellungen von publizierter Forschung von u.a. Siemens, SAP und LMU fanden ebenfalls regen Anklang. Besonders wurde abschließend der letzte verbleibende Meilenstein thematisiert, welcher unter der Leitung von BMW und BASF in Form einer Roadmap von Quantum-Bereitschaft für die Industrie geplant ist und bereits in Ausarbeitung steht.
Das Konsortium bedankt sich bei der DRL-Projektleitung und Projektbegleitung und startet nun gemeinsam in die letzten Monate des QCHALLenge Projektes.


Tage der digitalen Technologien 2024

Tage der digitalen Technologien 2024

Zusammen, vernetzt in Berlin

(Berlin, 7.10.2024) Unter dem Motto „Transformation durch Innovation – nachhaltig, souverän, vernetzt“ fand am 7. und 8. Oktober in Berlin die Tagung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) statt. Vertretend für das QCHALLenge Konsortium waren Mitglieder von Siemens, SAP und LMU mit einem Stand anwesend und haben Kongressbesucher über Fortschritte und Ideen des Konsortiums informiert. Im Rahmen von zwei größeren Führungen und mehreren individuellen Pitches wurden Ziele und Use-Cases von Quantum Computing aus der Industrie und Wissenschaft an interessierte Besucher präsentiert.


Quantencomputing – Anwendungen für die Wirtschaft DLR Ergebnisworkshop

DLR Ergebnisworkshop 2024

Quantencomputing - Anwendungen für die Wirtschaft

(Berlin, 03/04.12.2024) Die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimapolitik (BMWK) geförderte Initiative „Quantencomputing – Anwendungen für die Wirtschaft“ unterstützt verschiedene Projekte und evaluiert die wissenschaftliche Wirkung des Programms. Der zweitägige Workshop im Forum Digitale Technologien in Berlin versammelte mehr als 70 Teilnehmer aus Forschung und Industrie, um Fortschritte und zukünftige Herausforderungen zu diskutieren.

Zu den vorgestellten Schlüsselprojekten gehören:

  • QUASIM: Simulation des Fräsens von Rotorblättern für Flugzeugtriebwerke mit dem Potenzial, den Ausschuss mithilfe von Quantencomputern um 80 % zu reduzieren.
  • QuaST: Ein Entscheidungsbaum-Tool zur Optimierung von Problemlösungen mit Hilfe von Quantencomputern und klassischen Computern, das Branchen wie die Halbleiterherstellung unterstützt.
  • Qompiler: Eine neue Programmiersprache, Qrisp, die die Softwareentwicklung für Quantencomputer vereinfachen soll.

Weitere Beiträge kamen von:

  • Das Quantum Computing User Network (QuCUN), das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert wird.
  • Das Projekt QUA-SAR der DLR-Initiative Quantencomputer.
    Bench-QC vom Munich Quantum Valley, das sich auf anwendungsorientiertes Benchmarking konzentriert.
  • Die Bundesdruckerei-Gruppe.

Dieses Gemeinschaftsprojekt präsentierte innovative Werkzeuge und Strategien, um Quantencomputing für Unternehmen zugänglicher und nutzbringender zu machen.


Vortrag auf der Bitkom 2024

Vortrag auf der Bitcom 2024

BASF und SAP für QCHALLenge in Berlin

(Berlin, 25.9 2024) Im Rahmen des diesjährigen Bitcom Events in Berlin präsentierten Dr Abhishek Awasthi (BASF) und Florian Krellner (SAP) Fortschritte und gewonnene Erkenntnisse zu einem der zentralen QCHALLenge Use-Case Probleme, Production Assignment. Das Problem umfasst die Planung und den Ausgleich von Aufträgen auf verschiedenen industriellen Produktionsmaschinen mit einer nichtlinearen Zielfunktion. Für QCHALLenge wurden hierbei verschiedene Modellierungstechniken für klassisches und Quanten-Computing entwickelt und getestet. 
In Ihrem Vortrag Case-studies on hybrid quantum solvers for business relevant optimization use-cases wurden unter anderem Ansätze und Details aus der folgenden zugehörigen Publikation vorgestellt.

Real World Application of Quantum-Classical Optimization for Production Scheduling
Abhishek Awasthi, Nico Kraus, Florian Krellner, David Zambrano (arxiv.org/abs/2408.01641)


QCHALLenge Veröffentlichungen auf der QCE 2024 in Montreal

QCHALLenge Veröffentlichungen auf der QCE 2024 in Montreal

Beiträge und Veröffentlichung des Konsortiums auf der Quantum Week 2024

(10. Oktober 2024/Garching) Im Rahmen der 5. Quantum Computing and Engineering Konferenz (QCE 2024, 15.09 – 20.09 in Montreal, Kanada) war das QCHALLenge Konsortium breit vertreten und konnte mehrere Publikationen präsentieren. Mit Teilnahme von BASF, Siemens, SAP, LMU und der Aqarios waren viele interessante Gespräche mit Industrie und Forschung entstanden und wertvolle Kontakte geknüpft worden. Ein Tutorial von Jonas Stein (LMU) und Sebastian Feld (TU Delft) über Simulations-basierte Optimierungsprobleme fand weiterhin großen Anklang. Wir freuen uns über u.a., die folgenden Publikationen zu berichten, die in den Proceedings der IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering im Sep. 2024 erscheinen werden:

  • A.A. Awasthi, N. Kraus, F. Krellner, D. Zambrano, „Real World Application of Quantum-Classical Optimization for Production Scheduling”.
  • C. Jones, N. Kraus, P. Bhardwaj, M. Adler, M. Schrödl-Baumann and D. Zambrano Manrique, “Benchmarking Quantum Models for Time-series Forecasting”.
  • M. Zorn, J. Stein, P. Altmann, M. Kölle, C. Linnhoff-Popien and T. Gabor, “Cohesive Quantum Circuit Layer Construction with Reinforcement Learning”.
  • M. Kölle, D. Seidl, M. Zorn, P. Altmann, J. Stein and T. Gabor, “Optimizing Variational Quantum Circuits Using Metaheuristic Strategies in Reinforcement Learning”. [arXiv:2408.01187.]
  • J. Stein, J. Blenninger, D. Bucher, J. P. Eder, E. Çetiner, M. Zorn and C. Linnhoff-Popien, “CUAOA: A Novel CUDA-Accelerated Simulation Framework for the QAOA”. [arXiv:2407.13012.]
  • T. Rohe, D. Schuman, J. Nüßlein, L. Sünkel, J. Stein and C. Linnhoff-Popien, “The Questionable Influence of Entanglement in Quantum Optimisation Algorithms”. [arXiv:2407.17204.]

QCHALLenge Konsortialmeeting 2024

QCHALLenge Konsortialmeeting 2024

Austausch über erreichte Ziele und Koordination nächster Schritte

(11. Juni 2024/Garching) Zu unserem jährlichen Konsortialtreffen trafen sich mehr als zwanzig Mitglieder des Konsortiums in Begleitung des DLR zu einem ganztägigen Workshop auf dem neuen Siemens-Campus in Garching bei München, um sich gegenseitig über den aktuellen Stand des Projekts auszutauschen. Beginnend mit internen Kickoffs der Arbeitskomplexe 8 und 9 und einer Vor-Ort-Besichtigung des LRZ Quantum Integration Center, um ein Gefühl für die Quantenhardware zu bekommen, begann der offizielle Teil nach der Mittagspause. Dieser umfasste detaillierte Updates der wichtigsten Arbeitspakete, mit einem Fokus auf die Use Cases, das Software-Framework, sowie der grundlegenden Forschung zu QML und Dekompositionstechniken für die Quantenoptimierung.
Nach intensiven technischen Diskussionen endete der Workshop mit einem positiven Ausblick auf den Erfolg des Projekts durch alle Beteiligten.


QCHALLenge Veröffentlichungen bei der ICAART 24 in Rom

QCHALLenge Veröffentlichungen bei der ICAART 24 in Rom

Präsentation von vier Papern zum Thema Quantum Machine Learning

(6. März 2024/Rom) Mitglieder des QCHALLenge-Konsortiums haben auf der Internationalen Konferenz für Agenten und maschinelles Lernen in Rom vier akzeptierte Paper zur Erforschung von Anwendungen sowie der Grundlagenforschung im Bereich des Quantum Machine Learnings (QML) vorgestellt. Zwei dieser Veröffentlichungen entstanden aus der QC Optimization Challenge der LMU und beleuchten die Anwendung von QML für die Modellierung chemischer Prozesse sowie die Erkennung von Anomalien. In den anderen beiden Papern haben wir (1) einen neuen, KI-inspirierten Ansatz für die Architektur parametrisierter Quantenschaltkreise vorgestellt und (2) eine sequenzielle Zusammenstellung der Kosten-Hamiltonians im Variational Quantum Eigensolver vorgestellt, die einen Weg aufzeigt, das Problem der Barren-Plateaus anzugehen.

Für weitere Informationen finden Sie hier die Links zu den veröffentlichten Artikeln sowie zu den frei verfügbaren Vorveröffentlichungen:

  • J. Stein, T. Rohe, F. Nappi, J. Hager, D. Bucher, M. Zorn, M. Kölle and C. Linnhoff-Popien, “Introducing Reduced-Width QNNs, an AI-inspired Ansatz Design Pattern”. In Proceedings of the International Conference on Agents and Artificial Intelligence – Volume 3, pages 1127–1134, Feb. 2024. DOI: 10.5220/0012449800003636. arXiv: 2306.05047.
  • J. Stein, N. Roshani, M. Zorn, P. Altmann, M. Kölle and C. Linnhoff-Popien, “Improving Parameter Training for VQEs by Sequential Hamiltonian Assembly”. In Proceedings of the International Conference on Agents and Artificial Intelligence – Volume 2, pages 99–109, Feb. 2024. DOI: 10.5220/0012312500003636. arXiv: 2312.05552.
  • J. Stein, M. Poppel, P. Adamczyk, R. Fabry, Z. Wu, M. Kölle, J. Nüßlein, D. Schuman, P. Altmann, T. Ehmer, V. Narasimhan and C. Linnhoff-Popien, “Benchmarking Quantum Surrogate Models on Scarce and Noisy Data”. In Proceedings of the International Conference on Agents and Artificial Intelligence – Volume 3, pages 352–359, Feb. 2024. DOI: 10.5220/0012348900003636. arXiv: 2306.05042.
  • J. Stein, D. Schuman, M. Benkard, T. Holger, W. Sajko, M. Kölle, J. Nüßlein, L. Sünkel, O. Salomon and C. Linnhoff-Popien, “Exploring Unsupervised Anomaly Detection with Quantum Boltzmann Machines in Fraud Detection”.  In Proceedings of the International Conference on Agents and Artificial Intelligence – Volume 2, pages 177-185, Feb. 2024. DOI: 10.5220/0012326100003636. arXiv: 2306.04998.

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