Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »QUCAM.NRW«
Im Forschungsprojekt »QUCAM.NRW – Quantum Computing Applikationsmonitoring NRW« entwickeln das Fraunhofer IPT und seine Partner ein Werkzeug zur systematischen Analyse und Bewertung von Quantencomputing-Anwendungsfällen.
Ziel ist es, vor allem kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) in Nordrhein-Westfalen einen fundierten und praxisnahen Zugang zu dieser Technologie aufzuzeigen und anzubieten. Als Ergebnis des Projekts entsteht ein webbasiertes Monitoring-Tool, das zukünftige industrielle Anwendungsfelder identifiziert, ihre Relevanz bewertet und anschaulich visualisiert.
Quantencomputing für den Strukturwandel
Der Strukturwandel in Nordrhein-Westfalen verlangt von der Industrie viel Veränderungsbereitschaft. Gleichzeitig bieten neue Technologien wie das Quantencomputing hohes Potenzial für eine wirtschaftlich und technologisch erfolgreiche Transformation. Für viele Unternehmen – und hier gerade für KMUs – ist der Zugang zu diesen Technologien jedoch mit hohen Hürden verbunden, sei es durch fehlendes Know-how, begrenzte Ressourcen oder mangelnde Übersicht über lohnende Anwendungsfelder. Hier setzt QUCAM.NRW an.
Das Projekt widmet sich zwei bislang wenig erforschten Aufgaben: der Identifikation und der Bewertung erfolgversprechender industrieller Anwendungsfälle für Quantencomputer. Gemeinsam mit produzierenden Unternehmen aus NRW – hier exemplarisch aus der nicht nur in NRW bedeutungsvollen Chemie- und Automobilbranche – entwickeln die Projektpartner zunächst einen anwenderfreundlichen Ansatz, mit dem geeignete Anwendungen identifiziert werden können. Dazu ermittelt das Projektteam die Merkmale entsprechender Aufgaben mit hohem Anteil an komplexer Datenverarbeitung, die auf eine Eignung für das Quantencomputing hinweisen. Ergänzt wird dieser Ansatz durch eine systematische Vorgehensweise zur Bewertung des Potenzials, die sich an etablierten Innovationsmethoden wie TRIZ orientiert.
Eignung der Technologie für die industrielle Anwendung messbar machen
Auf Basis dieser Analyse entsteht eine Metrik, die eine techno-ökonomische Einschätzung unterstützt. Sie berücksichtigt unter anderem die Reife und Leistungsfähigkeit der Quantenhardware, die für die konkrete Aufgabe erforderlich wäre. Dazu wird analysiert, inwieweit Algorithmen aus Anwendungsfeldern wie Simulation, Optimierung, Kryptographie oder Maschinellem Lernen auf Quantencomputern leistungsfähiger umgesetzt werden können als auf klassischen Rechnern. Eigenschaften wie die Anzahl der zu optimierenden Variablen oder die erforderliche Kohärenzzeit werden in technische Anforderungen übersetzt und mit aktuellen Roadmaps führender Hardwarehersteller abgeglichen.
Diese Methodik wird durch eine Konsortialstudie mit Unternehmen aus NRW validiert. Die aussichtsreichen Anwendungsfälle erfassen die Projektpartner in Workshops und Experteninterviews und machen die Ergebnisse mit dem entwickelten Tool zugänglich. Das Monitoring-Werkzeug »QUCAM« ist eine webbasierte Anwendung und für die Zielgruppe kostenfrei nutzbar. Es unterstützt die Unternehmen dabei, mit begrenzten Mitteln strategische Entscheidungen über den Einsatz des Quantencomputing zu treffen.
Wissenschaftstransfer: Fraunhofer und Hochschule Hand in Hand mit den Unternehmen in NRW
Wie bei Fraunhofer üblich, zielt das Projekt auch auf den Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in die wirtschaftliche Wertschöpfung ab. Die Grundlagenforschung an den Hochschulen und Instituten in NRW wird durch QUCAM.NRW allerdings gezielt mit der industriellen Anwendung verzahnt. Das Projekt kooperiert dazu unter anderem mit der Initiative EIN Quantum NRW.
Koordiniert wird QUCAM.NRW vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen. Weitere Projektpartner sind die ARQUE Systems GmbH sowie das II. Physikalische Institut der RWTH Aachen. Die Laufzeit des Projekts beträgt knapp zweieinhalb Jahre – von September 2024 bis Dezember 2026. Gefördert wird das Vorhaben durch das Land Nordrhein-Westfalen. Projektträger ist der Projektträger Jülich (PTJ).
Projektkonsortium
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen (Koordination)
- ARQUE Systems GmbH Aachen
- RWTH Aachen University, II. Physikalisches Institut Aachen
Projektträger
Projektträger Jülich (PTJ)
Förderhinweis
Das Projekt »QUCAM.NRW« wird durch das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.
Förderkennzeichen: 005-2310-0042
