Academia
Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik
Die Gruppe Materialmodellierung am Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik führt atomistische Computersimulationen zur Bestimmung chemischer und physikalischer Eigenschaften metallischer und keramischer Werkstoffe durch. Dafür werden einerseits akkurate und effiziente klassische numerische Methoden wie Dichtefunktionaltheorie verwendet und weiterentwickelt und andererseits werden neue Ansätze unter Verwendung von Quantencomputern entwickelt. Diese sollen schnellere und genauere Vorhersagen der Materialeigenschaften gegenüber klassischen Methoden ermöglichen.
Forschung
- Quantenalgorithmen zur Simulation stark korrelierter Elektronen insbesondere in Energiematerialien für Batterien und Brennstoffzellen
- Quantenalgorithmen zur Lösung partieller Differentialgleichungen in der Materialsimulation
- Fehlermitigationsmethoden für NISQ und Early Fault Tolerant Quantenhardware
Aktivitäten
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QUBE: Entwicklung von Quantenalgorithmen zur Berechnung spektraler Eigenschaften von Festkörpermaterialien mit stark korreliertem Elektronensystem
QUBE: Quantenalgorithmenentwicklung, Benchmarking und Ressourcenabschätzung für Materialsimulation mit Anwendervorteilen auf NISQ Quantencomputern
BMBF gefördertes Verbundprojekt: Es werden zwei Quantenalgorithmen entwickelt, um den numerisch aufwändigsten und limitierenden Teil der klassischen Dynamical Mean Field Theory (DMFT) für korrelierte Elektronen zu ersetzen. Diese basieren einerseits auf eine Simulation der Zeitentwicklung und andererseits auf einem Iterativen hybriden Verfahren mit Lanczos Tridiagonalisierung des Hamiltonoperators.
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KQCBW 25: Quantenunterstützte klassische Diagonalisierungsalgorithmen für Anregungsnergien korrelierter Elektronensysteme
Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg - Algorithmenentwicklung
Aufbauend auf der Quantum Selected Configuration Interaction (QSCI) und der Subspace Quantum Diagonalization (SQD) Methoden wird der Quantencomputer genutzt, um eine effiziente Basis zur klassischen Darstellung des Hamiltonoperators zu bestimmen und diesen klassisch zu diagonalisieren.
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KQCBW 25: Lösung partieller Differentialgleichungen der Strömungsmechanik durch Schröderingisierung auf Quantencomputern
Kompetenzzentrum Quantencomputing Baden-Württemberg - Algorithmenentwicklung
Die Schrödingergleichung kann mit Quantencomputern sehr effizient simuliert werden. Daher soll in diesem Projekt untersucht werden, wie Gleichungen der Strömungsmechanik in diese Form überführt werden können und wie die resultierenden Quantenschaltkreise optimiert und auf Quantenhardware realisiert werden können.
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QPolyDeg: Quantensimulation von UV-induzierten Degradationsprozessen in Polymeren
Quantencomputing für die Simulation der UV-induzierten Polymerdegradation
BMFTR gefördertes Verbundprojekt: Die UV-induzierte Degradation von Polymeren erfordert ein detailliertes Verständnis der elektronischen Vielteilchenzustände im Polymersystem, insbesondere auch angeregter Zustände. Wir möchten effiziente Quantenalgorithmen entwickeln, um diese präzise zu bestimmen und aus der Vielzahl der möglichen Prozesse die wahrscheinlichsten zu identifizieren.
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