Verbundprojekt "Effiziente Materialsimulation auf NISQ-Quantencomputern MANIQU"

Abstract

Mit der rasch fortschreitenden Entwicklung von Quantencomputern seit der Begründung des übergreifenden Forschungsgebiets Quantencomputing im Jahr 1981 durch Richard Feynman rückt deren Einsatz für verschiedenste Anwendungsbereiche in greifbare Nähe. Neben dem quantenmaschinellen Lernen wird insbesondere ein entscheidender Vorteil bezügliche Rechenleistung und/oder -Genauigkeit bei der Beschreibung von intrinsisch quantenmechanischen Systemen wie etwa in der Quantenchemie und in atomistischen Materialsimulationen erwartet. Das Kernziel des Teilvorhabens der Robert Bosch GmbH innerhalb des Verbundprojektes MANIQU war, eine vollständige Simulationskette für die atomistische Modellierung stark korrelierter Materialen zu entwickelt, welche sowohl auf einem klassischen Hochleistungsrechner als auch mit einem geeigneten Quantenalgorithmus modular gekoppelt auf einem Quantencomputer ausgeführt werden kann. Verschiedene Quantenalgorithmen wurden in unsere Simulationskette eingegliedert, erfolgreich auf existierenden Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) Computern ausgeführt, und kritisch miteinander verglichen. Damit gelang es uns, den gesamten Simulationsprozess für reale, industrierelevanten Materialien erfolgreich auszuführen und zu validieren.