Panorama

Strömungen mit Quanten berechnen

26.09.2022 - Quanten-Software soll die numerische Strömungsmechanik voranbringen.

Wissenschaftlicher und technologischer Fortschritt in zahlreichen Bereichen wird durch die Fähigkeit bestimmt, komplexe Flüssigkeits­strömungen genau vorherzusagen und zu optimieren. Das betrifft die Natur- und Lebens­wissenschaften, einschließlich der Klima­forschung, ebenso wie die Energie-, Chemie-, Automobil-, Flugzeug- und Schiffs­bau­industrie. Allerdings stellt die große Bandbreite an Längen- und Zeit­skalen, die dabei berücksichtigt werden muss, die Forschenden vor hohe Anforderungen: Die Möglichkeiten, die für die Berechnung von Strömungen derzeit zur Verfügung stehen, reichen nicht aus, um den zukünftigen Anforderungen in Wissenschaft und Industrie gerecht zu werden.

 

„Wir stellen uns dieser Herausforderung, indem wir einen Quanten-Software-Rahmen für die Lösung eines breiten Spektrums industriell relevanter Probleme der numerischen Strömungs­mechanik entwickeln werden“, sagt Dieter Jaksch, der das Projekt „QCFD – Quantum Computational Fluid Dynamics“ koordinieren wird. Dieser Rahmen soll sowohl plattformunabhängige Quanten­algorithmen als auch hardware­optimierte Software für Plattformen in den führenden europäischen Quanten-Technologie-Projekten umfassen.

Mit dem Projekt werden die Möglichkeiten des Quanten­computings für industrielle Anwendungen der Strömungs­mechanik nutzbar gemacht. Mithilfe unterschiedlicher Simulations­methoden wollen die Forscher detaillierte Informationen über die Anforderungen an Quanten­hardware und die erreichbaren Quanten­vorteile liefern.

Darüber hinaus werden sie Hardware-Entwickler detailliertes Feedback geben. „Wir werden in agilen Zyklen arbeiten, um schnell auf die Anforderungen der Nutzer und die Fortschritte bei der Qualität der Quantenhardware reagieren zu können“, so Jaksch. Die Schwerpunkte des Physikers, der zum Wintersemester 2021/2022 von der Universität Oxford an die Universität Hamburg wechselte und im Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ forscht, liegen auf plattform­unabhängigen Algorithmen, der Simulation mittels Tensor-Netzwerken, möglichen Quanten­vorteilen und dem Feedback für Hardware-Entwicklung. Für diesen Projektteil werden rund eine Million Euro zur Verfügung stehen. Alle Projekt­beteiligten werden die Quantensoftware verifizieren und mit Standard­ergebnissen der numerischen Strömungs­mechanik vergleichen.

Das Projekt wird im Rahmen einer Horizont Europa Forschungs- und Innovations­maßnahme (RIA) der EU Kommission gefördert und startet voraussichtlich am 1. November 2022. Zu dem Forschungs­verbund gehören neben der Forschungs­gruppe der Universität Hamburg Forschende der Technischen Universität Hamburg, der Technischen Universität Kreta, der Universität Innsbruck, des Forschungs­zentrums Jülich und das Software-Unternehmen ENGYS Italia.

U. Hamburg / DE

 

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