Quantencomputer Anwendungen

Quantencomputer versprechen große Fortschritte bei der Lösung komplexer Problemstellungen wie der Suche in großen Datenbeständen oder der Optimierung mit vielen Randbedingungen. Dabei sind die Vorteile sowohl in der Qualität der Lösung als auch in einer reduzierten Laufzeit zu erwarten. Um diese Fortschritte in marktrelevanten Anwendungen nutzen zu können, steht parallel zur hardwareseitigen Entwicklung der Quantencomputer die Umformulierung der jeweiligen Problemstellungen im Vordergrund. Je nach Art der verwendeten Quantencomputer-Plattform sind dabei unterschiedliche Problemformulierungen notwendig.

Am Fraunhofer ILT stellt sich ein Team aus Wissenschaftlern eben dieser Herausforderung. Fragestellungen aus der Fertigungstechnik werden in Einzelprobleme formuliert, sodass sie auf unterschiedlichen Quantencomputer-Plattformen gerechnet werden können. Aus diesen Pilotanwendungen erwächst eine Potentialbewertung für den jeweiligen Anwendungsbereich, der für die weitere Entwicklung des Themenfeldes genutzt wird. Der Vergleich der jeweiligen Problemstellung mit den Quantencomputer-Plattformen schafft so einen Ausblick für innovative Anwendungsbereiche.

Pilotanwendungen auf Simulationsplattformen oder echten Quantencomputern (D-Wave, IBM Q) werden stets auf Basis aktueller Softwarebibliotheken implementiert. Damit steht das Pilotprojekt zu jedem Zeitpunkt auf dem Stand der Technik. In Kooperation mit dem Forschungszentrum Jülich entwickelt das Fraunhofer ILT auch individuelle Algorithmen, die auf die zuvor als besonders geeignet identifizierten Plattformen zugeschnitten sind. Hieraus resultiert neben der technischen Machbarkeit auch eine Bewertung der Leistungsfähigkeit für den Stand heute und den Stand der Technik auf der Roadmap der Quantencomputer-Plattform.

Gemeinsam mit Partnern und Kunden entwickelt das Fraunhofer ILT individuelle Roadmaps für die Nutzung neuer Quantentechnologien - vom Kurzüberblick bis zum Pilotprojekt.

Simulation und Optimierung für Prozessparameter und technischen Systementwurf

• Optimierung optischer Systeme für Abbildung und Strahlformung
• Entwicklung von Prozess- und Bearbeitungsparametern
• Planung von Bearbeitungspfaden
• Qualitätsoptimierung von Laserprozessen im Kontext der Produktionskette

Quanten-Bildverarbeitung für die schnelle Analyse großer Pixelmengen (QIMP)

• Analyse von Kamerabildern in Hinblick auf den Prozessverlauf
• Detektion von qualitätsrelevanten Bildmerkmalen
• Maschinelles Sehen für die Steuerung von Prozessparametern

KI in der Produktionstechnik für die Prädiktion und Analyse

• Multivariantenanalyse großer Datenmengen
• Training von Modellen auf unterschiedlichen Quantencomputing-Plattformen
• Bewertung quanten-trainierter Prozessmodelle

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zum Quantencomputing und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.