QuantiCoM

Grundsätzlich können wir heute schon Materialsysteme atomistisch simulieren und makroskopische Eigenschaften vorhersagen. Die Vielzahl an Wechselwirkungen macht es jedoch unmöglich, größere Atomsysteme selbst auf aktuellen Hochleistungscomputern zu berechnen. Um geeignete Quantenalgorithmen auf NISQ-Quantencomputern zu entwickeln, kombinieren wir das Wissen dreier DLR-Institute mit komplementären Kompetenzen im Bereich metallischer Werkstoffe, Molekulardynamik für Flüssigkeiten und der Quantenmechanik von Batteriesystemen, da diese grundsätzlich ähnlich atomistisch zu berechnen sind. Die Sichtweise der Physik soll dabei Möglichkeiten der Verschränkung und ihrer Nutzung untersuchen, deren Relevanz einschätzen und Quantenvorteile identifizieren. Die Industrie wird sowohl bei der Entwicklung von QC-Algorithmen als auch bei der Implementierung (z.B. Quantum-Einbettungstheorien) der Quantenalgorithmen beitragen.

Herausforderung

Mit dem Projekt QuantiCoM wollen wir Materialsysteme identifizieren, für die man einen Quantenvorteil erwarten kann. Hierzu werden QC-Simulationen von relativ einfachen Verbindungen angestrebt. In dieser Phase wollen wir Algorithmen für die QC-Berechnungen entwickeln, die die Berechnung von Modellsystemen von mehr als 103 Atomen erweitern, und die Anwendung im industriellen Rahmen erörtern.

Darüber hinaus werden wir die Stabilität bestimmter Verbindungen untersuchen, die zur Optimierung von Vor- und Wärmebehandlungsprozessen beitragen. Anhand der Bestimmung der Wechselwirkung zwischen Atomen in Festkörpern lassen sich technisch relevante Phänomene wie Ausscheidungskinetik erforschen.