BASIQ Anwendungen

Lieferung von industrierelevanten Anwendungsfällen sowie deren klassische Verfahren zu elektrochemischer Energiespeicherung in Batterien und Brennstoffzellen. Das DLR entwickelt zusammen mit Industriepartnern Quantenalgorithmen der NISQ-Ära zur Materialsimulation von Batterien und Brennstoffzellen, konkret in den Bereichen Quantenchemische Berechnungen auf atomistischer Ebene und Kontinuum Simulationen für das Lösen von partiellen Differentialgleichungen im Feld der elektrochemischen Energiespeicherung. Der gesuchte Industriepartner ist Hersteller oder Zulieferer von Komponenten im Bereich Elektromobilität bzw. stationäre Energiespeicherung und die Anwendungen behandeln Materialprobleme der Batterie-/Brennstoffzellen aus einem der folgenden Themenkomplexe: Luftfahrt, Raumfahrt, Schwerlastverkehr (auch Schifffahrt), Individualverkehr und Stromversorgung. Der Industriepartner liefert ein Konzept von mindestens zwei Anwendungsfällen sowie deren klassische Berechnungsmethoden. Die Anwendungsfälle sind frei wählbar, müssen sich auf Materialprobleme der Batterie-/Brennstoffzellen aus dem Geschäftsfeld des Industriepartners beziehen und somit eine eindeutige industrielle Relevanz aufzeigen. Dabei muss die Problemstellung eindeutig sein und es muss ersichtlich sein, welche Expertise das Unternehmen in dem konkreten Fall mitbringt, welche Ansätze bislang verfolgt wurden, wo die Grenzen klassischer Algorithmen liegen und welche offenen Fragestellungen anzugehen sind. Die Beschreibung der zugrunde liegenden ausführbaren klassischen Algorithmen ist dabei Bestandteil der Lieferung. # Die klassischen Berechnungsverfahren sollen unter Angabe von Output und Ressourcen wie GPU, CPU, Rechenzeit und Speicher beschrieben werden, insbesondere im Hinblick auf Skalierbarkeit. Die klassischen state-of-the-art-Methoden sollen hinsichtlich ihrer Performanz und Eignung auf die Problemstellung beschrieben werden und es soll aufgezeigt werden, worin deren Limitierung zur Lösung der gewählten Problemstellung besteht. Unter klassischen state-of-the-art Methoden verstehen wir dabei Quantenchemie mit Dichtefunktionaltheorie oder wellenfunktionsbasierten Methoden; Kontinuum Simulationen auf Basis der Lösung von partiellen Differentialgleichungen auf klassischen Computern, z.B. Finite Elemente, Finite Volumen. # Der Industriepartner führt ein Benchmarking von Quantenalgorithmen aus, die dafür notwendige Architektur wird nach Verfügbarkeit vom DLR bereitgestellt Die Entscheidung zur Auswahl geeigneter Quantenalgorithmen zur Erprobung liegt dabei beim DLR, wobei erwartet wird, dass der Industriepartner beratend tätig wird. Perspektivisch ist vorgesehen, dass mindestens ein Anwendungsfall einen Skalierungsvorteil auf einem Quantencomputer der NISQ-Ära gegenüber den klassischen Vergleichsalgorithmen zeigt. Weiterhin sollen die als geeignet bewerteten Quantensimulationsverfahren hinsichtlich ihrer Eignung an die Anpassung an spezifische Hardware analysiert werden. Bei der Hardware handelt es sich in erster Linie um Plattformen der QC-Initiative: Prototypische Systeme auf Basis der Ionenfallen-Technologie, Neutralatome und auch photonischer Schaltkreise sowie auf Basis von NV-Zentren in Diamanten. Aber auch der Vergleich mit externer Hardware soll mit bedacht werden. # Schulungs- und Beratungsleistungen zur anwendungsbezogenen Einweisung von DLR-Institutsmitarbeiterinnen und -Institutsmitarbeitern für die gelieferten Produkte und Dienstleistungen. Insbesondere betrifft dies die Datenbankstruktur, deren Format, Datenart, Einführung in die klassischen Lösungsmethoden, Input-Output-Formate, Parameter für die Ausführung sowie Trouble Shooting. # Der Auftragnehmer wirkt an den Vernetzungs- und Verbreitungsaktivitäten des Projekts mit. Dazu zählen insbesondere auch die Präsentation des Anwendungsfalls und dessen Lösung mit QC auf Veranstaltungen (Konferenzen / Messen), in Fachgremien oder Publikationen Es wird dabei von ca. 2-4 Veranstaltungen pro Jahr ausgegangen.