Das Projekt QCHALLenge löst Optimierungsprobleme aus Produktion und Logistik mittels bestehender Quantum Computing (QC) Hardware. Hierfür werden Algorithmen, Konzepte und Werkzeuge entwickelt, die der Wirtschaft branchenübergreifend und niederschwellig den Einsatz von QC ermöglichen.
BASF, BMW, SAP und Siemens vertreten im Konsortium die Anwenderseite, während die LMU ihre langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der QC-Software einbringt. Dadurch setzt QCHALLenge unmittelbar auf den Ergebnissen des Projekts PlanQK auf. Ergänzt wird das Konsortium im Rahmen zweier umfangreicher F&E Unteraufträge durch das KMU AQARIOS als fokussierten Software- und Technologiepartner, der unter anderem insbesondere für die Entwicklung und Implementierung von QC-Lösungen verantwortlich ist.
QCHALLenge setzt die Domänen Produktion und Logistik aufgrund ihrer Schlüsselrolle für die deutsche Wirtschaft in den Fokus. Daraus ergeben sich Use Cases wie Optimierung von Lieferketten und Warenlagern und der Einsatz von QC in der Automatisierung. Implementierungen erfolgen vorrangig in hybrider Form und werden so gestaltet, dass die Kunden schnell von einem Quantenvorteil profitieren, ohne sich mit der Technologie des QC auseinandersetzen zu müssen. Die Verwertung der Ergebnisse findet hierbei im Rahmen der Nutzung und des Vertriebs der erarbeiteten Softwaretools statt. Ebenso verwertet werden die maßgeschneiderten Problemlösungsansätze durch die Anwendungspartner und die gewonnenen Erkenntnisse im Umgang mit QC durch die Technologiepartner.
QCHALLenge ermöglicht somit die Etablierung eines Ökosystems zur wirtschaftlichen Anwendung von QC und stärkt die technologische Souveränität der deutschen Wirtschaft.
Die LMU tritt im Projekt als Konsortialführung auf die einen Großteil des Projektmanagements übernimmt. Als Forschungsinstitution mit langjähriger Expertise im Bereich Quantencomputing (die LMU ist u.a. Gründungspartner von PlanQK) unterstützt die LMU in allen forschungsintensiven Arbeitspaketen. Als universitäre Forschungsgruppe plant das QAR-Lab der LMU eine Verwertung der Projektergebnisse im Rahmen der Lehre, in wissenschaftlichen Publikationen und in auf QCHALLenge aufbauenden Förder- und Forschungsprojekten.
SAP als führender Anbieter für betriebswirtschaftliche Anwendungssoftware vertritt einerseits die Anwenderseite bezüglich Optimierungsprobleme aus Wirtschaft und Industrie und stellt andererseits ihre Expertise auf dem Gebiet Design, Architektur, sowie Entwicklung von Software für Industriegroßkunden zur Verfügung. In dieser Funktion übernimmt SAP auch die Leitung von Arbeitspaketen in denen Use-Cases aus den Bereichen Optimierung, ML-und Simulation sowie Materialforschung mit einem hybriden Ansatz (quanten-klassische Algorithmen) implementiert und sodann mit rein klassischen Verfahren verglichen werden. Verschiedene Implementierungen werden hinsichtlich ihrer Performanz, Skalierbarkeit, Erweiterbarkeit etc. ausgewertet, untereinander abgestimmt und fließen daraufhin in die Gestaltung einer optimalen Softwarearchitektur ein.
Der Fokus der Arbeit von Siemens im Projekt QCHALLenge liegt auf der möglichst nahtlosen Integration von Quantencomputing-Verfahren (QC) in existierende Automatisierungslösungen. Diese Integration betrifft verschiedene Phasen im Lebenszyklus einer Automatisierungslösung, z.B. die Konfiguration eines Optimierungsproblems innerhalb einer Automatisierung, die Schnittstellen zwischen Automatisierungslösung und QC-Software oder die Rekonfiguration und Software-Updates. Dafür werden in den Arbeitskomplexen des Projekts entsprechende Konzepte und Werkzeuge entwickelt werden. Mittel- bis langfristig wird eine Kommerzialisierung der Konzepte und Lösungen im Rahmen des Automatisierungsportfolios von Siemens angestrebt.
BASF beteiligt sich am Verbundprojekt QCHALLenge als Industriepartner und hat im Konsortium die Rolle und Perspektive eines Endanwenders von Quantencomputing in der Wirtschaft, hier der chemischen Industrie. BASF verwendet bereits mathematische Optimierung zusammen mit Machine-Learning im laufenden Geschäftsbetrieb in den Bereichen F&E, Produktentwicklung, Prozessentwicklung, Produktion und Logistik. Kontinuierlich effizientere Lösungen dieser Optimierungsaufgaben zu finden, ist für BASF dabei nicht nur aus ökonomischer Sicht sinnvoll, sondern entspricht auch den übergreifenden Werten der Ressourceneinsparung und Nachhaltigkeit. Das Gesamtziel des Teilvorhabens von BASF innerhalb von QCHALLenge korreliert mit dieser Strategie: Im Projekt soll eine qualitative Abschätzung des Business Impact von Quantencomputing für die Industrie erarbeitet werden.
BWM beteiligt sich am Verbundprojekt QCHALLenge als Industriepartner und hat im Konsortium die Rolle und Perspektive des Endanwenders von Quantencomputing in der Wirtschaft inne. Als Großunternehmen der Automobilindustrie ist BMW im laufenden Geschäftsbetrieb mit diversen Optimierungsaufgaben in den Bereichen Produktion und Logistik konfrontiert. Kontinuierlich effizientere Lösungen dieser Optimierungsaufgaben zu finden, ist für BMW dabei nicht nur aus ökonomischer Sicht sinnvoll, sondern entspricht auch den übergreifenden Werten der Ressourceneinsparung und Nachhaltigkeit.
Als Unterauftrag für die LMU und BASF bringt AQARIOS ihr QC Knowhow und Wissen aus aktuellen Kundenprojekten mit DAX-Konzernen ein. Der Hauptfokus ist hierbei die Entwicklung von QC-Softwaretools. Hierbei ist das Ziel den niederschwelligen Einsatzes von QC in industrieller Umgebung zu ermöglichen; Durch die Generalisierung von QC-Lösungsansätzen für Probleme aus Produktion und Logistik sowie Definition und Implementierung von geeigneten Schnittstellen für den industriellen Einsatz sollen industriell nutzbare QC-Softwaretools geschaffen werden.
Anfragen an das Konsortium bitte an:
E-Mail: qar-lab@mobile.ifi.lmu.de
Telefon: +49 89 2180-9153
QAR-Lab – Quantum Applications and Research Laboratory
Ludwig-Maximilians-Universität München
Oettingenstraße 67
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