Nachweis von Quantenvorteilen für Mobilität und Logistik

Motivation

Quantencomputer versprechen, bestimmte komplexe Probleme deutlich effizienter zu lösen als klassische Rechner. Bisher bekannte quantenbasierte Verfahren bauen jedoch zumeist auf “Heuristiken” auf – also auf Ansätzen, deren Gültigkeit nicht streng mathematisch bewiesen ist. Andere bieten nur moderate Vorteile, die schnell durch quantenmechanisch notwendige Fehlerkorrekturprotokolle zunichtegemacht werden. Es besteht daher das Risiko, dass viele theoretisch beschriebene Quantenalgorithmen keine praktische Relevanz erlangen werden.

Ziele und Vorgehen

Dieses Projekt untersucht, ob in der Logistik und Mobilität reale Optimierungsprobleme existieren, die ausreichend mathematische Struktur aufweisen, dass ein nachweisbarer und substantieller Quantenvorteil aufgezeigt werden kann. Das Konsortium vereint dafür Partner, die Expertise im Bereich der theoretischen (UzK) und angewandten (OTH) Quanteninformatik mitbringen, sowie mit der Siemens AG und ihrer Tochterfirma Siemens Mobility GmbH führende industriellen Anbieter im Bereich Supply Chain Management und Mobilität.

Innovation und Perspektiven

Da sowohl Argumente aus der theoretischen Informatik wie auch die Erfahrung der letzten Jahre dagegensprechen, dass man für generische kombinatorische Optimierungsprobleme einen nachweisbaren substanziellen Quantenvorteil erzielen kann, werden die Partner gezielt Anwendungsfälle untersuchen, die eine reiche, “algebraisch angehauchte”, Struktur aufweisen. Auf der Grundlage solcher Strukturen sind in anderen Bereichen (z.B. der Kryptoanalyse) nachgewiesene Quantenvorteile bekannt. Wir werden nach Instanzen suchen, die in der industriellen Anwendung relevant sind.