Wir suchen Unternehmen, die in unserem Materialforschungsprojekt QCMineral | QUADRIGA für die Entwicklung, Durchführung und Bewertung von atomistischen Materialsimulationen glasartiger und glaskeramischer SiO2-basierter Funktionswerkstoffe mithilfe von Quantencomputern.
Die Teilnahme am Ausschreibungsprozess ist über TED 258814-2025 · Subreport E87776137 möglich. Die Einreichungsfrist endet am 26. Mai 2025 um 14 Uhr.
Eine wesentliche Aufgabe industrieller materialwissenschaftlicher Forschung ist die Optimierung von makroskopischen Materialeigenschaften und dynamischen physikalischen Prozessen innerhalb dieser Materialien. Gängige Simulationsansätze – und damit die Beschreibbarkeit von physikalischen Prozessen in relevanten Werkstoffen! – stoßen dabei an harte Grenzen, etwa hinsichtlich der berechenbaren Systemgröße oder der numerischen Genauigkeit.
Deswegen will das Projekt QCMineral | QUADRIGA (für Quantum Dynamics Research for Innovative Glass Applications von den DLR-Instituten für Materialphysik im Weltraum und für Future Fuels das Potential von Quantencomputing für die Entwicklung von technologisch relevanten amorphen Funktionsmaterialien beispielhaft für SiO2-basierte oxidische Werkstoffe nutzbar machen.
Dazu suchen wir Firmen zur Entwicklung der entsprechenden QC-Software und mit Erfahrungen zu Algorithmen und Techniken der atomistischen Simulation und/oder zu datengetriebenen Entwicklungs- und Optimierungsansätzen von kristallinen, teilamorphen und amorphen Materialien.
Hintergrund
QCMineral | QUADRIGA befasst sich dabei mit der Entwicklung, Durchführung und Bewertung von atomistischen Materialsimulationen glasartiger und glaskeramischer SiO2-basierter Funktionswerkstoffe mit dem Ziel der Ausnutzung von potentiellen Skalierungsvorteilen auf Quantenhardware.
Für die „ab initio“ Beschreibung und Vorhersage neuer Materialkompositionen und -eigenschaften innerhalb der amorphen sowie teilamorphen/-kristallinen Festkörper ist es notwendig, bestehende Werkzeuge der klassischen HPC-Materialsimulation für eine effiziente und exakte Beschreibung nichtkristalliner Materialien zu ertüchtigen. Hierzu sollen im Rahmen von QCMineral | QUADRIGA, ausgehend von der klassischen HPC-Simulation von kristallinen und amorphen SiO2-(Misch‑)Oxiden, durch Integration von Quantenalgorithmen leistungsfähige QC/HPC-Hybridsimulationen entwickelt werden, die es ermöglichen, realistische materialwissenschaftliche Problemstellungen der industriellen Materialentwicklung und ‑optimierung vollumfänglich in atomistischen Simulationen abzubilden.
Komplementär zur Ab-initio-Simulation soll ebenfalls die Optimierung von Materialeigenschaften aus vorhandenen Daten mittels Quantenalgorithmen beschleunigt werden. Am Ende des Projektes soll die gemeinsame Projektarbeit mit dem DLR den Industriepartnergrundsätzlich in die Lage versetzen, nicht nur anhand ausgewählter Materialprobleme die Überlegenheit Quantenhardware-basierter (hybrider) Simulationstechniken zu demonstrieren, sondern zukünftig diese Kompetenz als ein potentielles Dienstleistungsprodukt für industrielle Endkunden zur Verfügung zu stellen.
Konkrete Ziele und Aufgaben
+ Klassische HPC-Simulation und hybride QC/HPC-Simulationen von kristallinen, teilamorphen und amorphen SiO2-(Misch-)Oxiden.
+ Entwicklung und Einbettung von leistungsfähigen Quantenalgorithmen (>> 10³ Atome) in bestehende industrielle Programmpakete zur Simulation von periodischen Systemen sowie amorphen und teilamorphen Materialienmodifikationen von funktionellen Oxidwerkstoffen (Gläser, Glaskeramiken).
+ Bearbeitung realer materialwissenschaftlicher Fragestellungen der industriellen Forschung und Materialentwicklung auf Basis von ab initio Rechnungen sowie ausgehend von der Analyse bestehender Daten durch maschinelles Lernen.
Die komplette Leistungsbeschreibung haben wir unter TED 258814-2025 · Subreport E87776137 veröffentlicht.
