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

Kontakt

Daniel F. Urban

Gruppen­lei­ter Atomis­ti­sche Simula­tion und Quantencomputing

Website

Freiburg

Aktivitäten

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.

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.

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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