Wir haben per Ausschreibung nach Unterstützung für das Materialforschungsprojekt QuantiCoM des DLR-Instituts für Werkstoffforschung gesucht: Der Zuschlag ging jetzt an das Karlsruher Quantensimulations-Startup HQS.
Quantencomputer werden bei der Materialsimulation und -entwicklung voraussichtlich von Anfang an eine enorm wichtige Rolle spielen: Schon die kleinen, verrauschten Rechner der ersten Generation könnten unser Verständnis des Zusammenspiels von Materie erweitern und erste Durchbrüche bei der Materialforschung und -entwicklung ermöglichen. Wir sind uns sicher: Mit Projekten wie QuantiCoM erweitern wir nachhaltig den Möglichkeitsraum für Industrie und Forschung.
Mit QuantiCoM | MatQML wollen wir herausfinden, ob bestimmte Lösungsstrategien der datenbasierten Materialwissenschaften von den Methoden des quanten-maschinellen Lernens (QML) in den Materialwissenschaften profitieren können. Ein praktischer Anwendungsfall ist das Screening und die Optimierung von Legierungszusammensetzungen, für den das Projekteteam Quantencomputing-Ansätze für das maschinelle Lernen verwenden wird.
Quantenmaschinelles Lernen für die Materialsuche
Die Suche nach Materialien mit bestimmten Materialeigenschaften ist von großer Bedeutung für viele Branchen der produzierenden Industrie. Für diese Suche werden bereits klassische Methoden des maschinellen Lernens eingesetzt, zum Beispiel zur Vorhersage der Materialeigenschaften von Eisen-Chrom-Legierungen oder zur Elastizitätsvorhersage von Titanlegierungen.
Im Projekt QuantiCoM | MatQML sollen nun zusammen mit HQS Quantum Simulations quantenmaschinelles Lernen (QML) und Optimierungsalgorithmen für Quantencomputer genutzt werden, um Materialeigenschaften von Legierungen vorherzusagen und zu optimieren. Perspektivisch soll damit eine Verbesserung gegenüber klassischen Verfahren erreicht werden. Konkret wird im Projekt mithilfe von Lösungsansätzen für quadtratic unconstrained binary optimization (QUBO) und durch bessere Trainierbarkeit von Quanten-Neuronalen-Netzen (QNNS) ein Quantenvorteil im maschinellen Lernen (hauptsächlich im Bereich Training der Netze) verfolgt.
Starke Grundlagenforschung für relevante Anwendungsfälle
Das Projekt QuantiCoM wird vom DLR-Institut für Werkstoffforschung in Köln geleitet. Beteiligt sind das DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum und das DLR-Institut für Technische Thermodynamik. Der Forschungsschwerpunkt des Instituts für Werkstoff-Forschung liegt in der Entwicklung neuer Werkstofflösungen und ihrer Prozesstechniken für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in der Energie und im Automobilsektor. In Kooperation mit anderen DLR-Instituten sowie nationalen und internationalen Partnern arbeitet das Institut für Werkstoff-Forschung an Grundlagen- und angewandter Forschung. Das Forschungsportfolio erstreckt sich entlang der Bereiche der metallischen Strukturen, der hybriden Systeme und Intermetallics, der Struktur- und Funktionskeramiken, der thermoelektrischen Systeme, der Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe sowie der Hochtemperatur- und Funktionsschichten.
HQS Quantum Simulations
Das Startup aus Karlsruhe hat sichauf die Entwicklung moderner Software-Anwendungen für die Simulation und Analyse von Materialien auf Quantenebene spezialisiert. Mit seinen Lösungen will es neue Möglichkeiten für die genaue und effiziente Vorhersage und Analyse von Materialien eröffnen.
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