Teilprojekt MatQML: Industriepartner für DLR QCI-Projekt QuantiCoM gesucht

14. September 2023

Wir suchen weitere Industriepartner für unser QCI-Projekt QuantiCoM zur Entwicklung von Modellen zur Vorhersage und Optimierung von Materialeigenschaften unter Verwendung von Quantencomputern.

Unser Projekt QuantiCoM will mithilfe von Quantencomputern fortschrittliche Methoden für die Materialwissenschaften, der Werkstofftechnik und der Industrie vorantreiben, um perspektivisch die Entwicklungszeiten in der Materialforschung drastisch zu reduzieren.

Im Teilprojekt MatQML soll untersucht werden, ob bestimmte Lösungsstrategien der datenbasierten Materialwissenschaften von den Methoden des quanten-maschinellen Lernens (QML) in den Materialwissenschaften profitieren können. Ein weiteres Untersuchungsgebiet liegt im Screening und der Optimierung von Legierungszusammensetzungen, wo ebenfalls Quantenansätze für das maschinelle Lernen betrachtet werden sollen.

Mit der Ausschreibung QuantiCoM MatQML (Quantum-Powered Materials Optimization and Learning) sucht das Projekt nun Industriepartner, die als Auftragnehmer im DLR-Projekt mitarbeiten und einen Transferbeitrag leisten. Alle Details zur Ausschreibung: TED: 508326-2023. Die Einreichungsfrist endet am 18.09.2023, 14 Uhr Ortszeit.

Die Ziele von QuantiCoM MatQML

  • Entwicklung eines QML-basierten Metamodells zur Vorhersage von Materialeigenschaften, indem Legierungszusammensetzungen als Eingabe verwendet werden und Eigenschaften wie beispielsweise Elastizitätsmodul, Streckgrenze und thermischer Ausdehnungskoeffizient als Ausgabe prognostiziert werden,
  • Untersuchung und Implementierung eines Quantum Reinforcement Learning Agents zur Optimierung der Materialeigenschaften,
  • Training eines Metamodells für QUBO-Ansätze, um Materialeigenschaften auf der Grundlage von Legierungszusammensetzungen vorherzusagen,
  • Bestimmung des Hamiltonians für QUBO-Probleme mithilfe von Factorization Machines, um die Energieniveaus in Materialien zu modellieren,
  • Implementierung und Lösung von QUBO-Problemen auf einem Annealer zur Optimierung von Materialzusammensetzungen,
  • Anwendung des QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm) auf das Knapsack-Problem im Zusammenhang mit der Materialoptimierung,
  • Nutzung von PINNs (Physics-Informed Neural Networks) zur Modellierung von Kontinuitätsgleichungen und atomaren Anordnungen in metallischen Gittern sowie zur Untersuchung der Schrödinger-Gleichung für Materialsimulationen.

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 Funktionskeramik, der thermoelektrischen Systemen, der Aerogelen und Aerogelverbundwerkstoffen sowie der Hochtemperatur- und Funktionsschichten.