Terra Quantum, ein führendes Unternehmen für Quantentechnologie, hat gemeinsam mit Evonik Anwendungsfälle der Technologie und Optimierungsmöglichkeiten in der Spezialchemie untersucht. Im Rahmen der Kooperation hat Terra Quantum einen Software-Prototypen entwickelt, der die Leistungsfähigkeit von T-Mixern verbessert. Die Kooperation mit Evonik unterstreicht, dass mit der fortschreitenden Weiterentwicklung von Quantentechnologien Erstanwender schon heute und auch in Zukunft Wettbewerbsvorteile erzielen können.

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Evonik und Terra Quantum nutzen hybrides Quantencomputing im Bereich der Spezialchemie (Graphic: Business Wire)

Das gemeinsame Projekt konzentrierte sich auf die Simulation und die Designoptimierung von T-förmigen Mixern und steht damit stellvertretend für komplexere Produktionseinheiten. T-Mixer kommen häufig bei Mischverfahren von Chemikalien zum Einsatz, ihre spezifischen Formparameter müssen jedoch, je nach chemischer Reaktion für die sie verwendet werden, fein eingestellt und justiert werden. Heutige Optimierungsprozesse in dem Bereich basieren auf dem Trial-and-Error-Prinzip, dabei werden werden sowohl reale wie auch virtuelle Prototypen eingesetzt. Die Folge sind lange Entwicklungszeiten und hohe Kosten.

„Der von uns entwickelte Tensor-Train-Ansatz eignet sich für hochdimensionale Black-Box-Optimierungsprobleme und funktioniert wie eine intelligente Rastersuche. Speziell für die Optimierung der Mixerform erreicht unser Ansatz eine überlegene Kostenfunktion, die schneller zu Ergebnissen führt als der bestehende Bayes‘sche Ansatz“, erklärt Karan Pinto, Director of Growth bei Terra Quantum. Die verwendete Formoptimierung und die Strömungssimulation (Computational Fluid Simulation – CFD) werden neben der chemischen Produktion auch im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, in der Materialwissenschaft und in anderen Branchen verwendet.

„Die Forschungsarbeiten zur Simulation und Optimierung sind eine weitere wichtige Etappe bei der Anwendung von Quantencomputing in der chemischen Industrie. Die Ergebnisse veranschaulichen bereits das enorme Potenzial der Quantentechnologie, das wir in den kommenden zehn Jahren erwarten können. Die Leistungsfähigkeit der Technologie wird neue Maßstäbe setzen und alle Aspekte der Industrie verändern“, erklärt Markus Pflitsch, CEO von Terra Quantum. Er fügt hinzu: „Wir begehen mit Evonik wissenschaftliches Neuland: Die Ansätze der Tensor Networks und des maschinellen Lernens sind vollkommen neu und wurden in diesem Zusammenhang weltweit erstmalig angewendet.“ Aus diesem Grund hat das Forschungsteam von Terra Quantum zu der Arbeit mit Evonik bereits drei wissenschaftliche Arbeiten verfasst. (Studie 1 | Studie 2 | Studie 3 Veröffentlichung ausstehend)

Henrik Hahn, Chief Digital Officer von Evonik, sagt: „Die Zusammenarbeit mit Terra Quantum hat es uns ermöglicht, den potenziellen, aktuellen und zukünftigen Nutzen von Quantencomputing für bestimmte Anwendungsfälle bei Evonik zu verstehen. Der jetzt entwickelte Software-Prototyp ist vielversprechend, da er nicht nur schnellere, sondern auch bessere Ergebnisse liefert. Wir untersuchen nun, wie wir die wirtschaftlichen Vorteile dieser Erkenntnisse für weitere Anwendungsfälle nutzen können.“ Der Prototyp von Terra Quantum ist mit der CFD-Software von Evonik kompatibel. Terra Quantum und Evonik sondieren derzeit mögliche gemeinsame nächste Schritte.

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Über Terra Quantum

Die Terra Quantum Gruppe ist ein führendes Quantentechnologie-Unternehmen mit Sitz in Deutschland und der Schweiz und als „Quantum as a Service (QaaS)"-Unternehmen in drei Kernbereichen organisiert: 1. Mit „Quantum Algorithms as a Service" erhalten Kunden Zugriff auf eine umfangreiche Algorithmen-Bibliothek, etwa für hybride quantengestützte Optimierung und quantengestützte neuronale Netze, die u.a. zur Lösung von komplexen Logistik-Problemen oder der Mustererkennung eingesetzt werden können. Terra Quantum entwickelt überdies neue Quantenalgorithmen für seine Kunden oder passt bestehende Algorithmen an deren spezifische Bedürfnisse an. 2. Terra Quantum bietet mit „Quantum Computing as a Service" seinen Kunden u.a. Zugang zu ihren proprietären, hochleistungsfähigen simulierten Quantenchips (Quantum Processing Unit – QPU), QPUs des Quanten-Ökosystems und entwickelt zudem eigene native QPUs. 3. Mit „Quantum Security as a Service" bietet Terra Quantum seine einzigartigen Lösungen für sichere Quanten- und Post-Quantenkommunikation weltweit an. Besuchen Sie Terra Quantum auf LinkedIn und unter https://terraquantum.swiss.

Über Evonik

Evonik ist ein weltweit führendes Unternehmen der Spezialchemie. Der Konzern ist in über 100 Ländern aktiv und erwirtschaftete 2022 einen Umsatz von 18,5 Mrd. € und ein Ergebnis (bereinigtes EBITDA) von 2,49 Mrd. €. Dabei geht Evonik weit über die Chemie hinaus, um den Kunden innovative, wertbringende und nachhaltige Lösungen zu schaffen. Rund 34.000 Mitarbeiter verbindet dabei ein gemeinsamer Antrieb: Wir wollen das Leben besser machen, Tag für Tag.

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