Quantentechnologie in Produktion und Engineering

Die Digitalisierung schreitet unaufhaltsam voran. Sie ermöglicht uns den Zugang zu Prozessen und statistischen Daten ganz im Sinne der Industrie 4.0. Je größer die Datenmengen und je komplexer die Prozessabläufe sind, desto aufwendiger werden die Berechnungen für eine effiziente Produktionsplanung.

Neue Wege zu effizienterer Produktion

Problemgrößen und Komplexitäten, die klassische Rechner in die Knie zwingen, erfordern neue Herangehensweisen. Die Quantentechnologie hat dafür eine Lösung: den Quantencomputer. Dabei lassen sich aktuelle Quantencomputer auf unterschiedlichen Basistechnologien realisieren, welche mal mehr und mal weniger für die jeweilige Problemklasse geeignet sind. Ein klassisches Beispiel aus der kombinatorischen Optimierung, bei der quanteninspirierte Rechner schon heute einen Vorteil gegenüber klassischen Supercomputern haben ist das Problem des Handlungsreisenden: Ein Handlungsreisender möchte Kunden in fünf Städten besuchen und sucht die optimale Reiseroute, wobei er jede Stadt nur einmal anfahren darf. Bei fünf Städten ergeben sich 120 mögliche Routen. Erhöht man aber die Anzahl der Städte auf 32, wächst der Lösungsraum exponentiell auf 2,6*10³⁵ Möglichkeiten an. 

Big data? Viele Stellschrauben? – Für Quantencomputer kein Problem!

Diese Art der Problemstellung lässt sich auch in der klassischen Produktion und im Engineering anwenden. Zum Beispiel sollen Transportwege zwischen Produktionszellen verkürzt oder der Verschnitt beim Stanzen unterschiedlicher Formenstücke aus einem Blech minimiert werden. Manchmal lohnt sich ein Blick in die jeweiligen Fachabteilungen, um mögliche Anwendungen für das Quantencomputing zu identifizieren. So hat zum Beispiel ein führender Hersteller für LKW-Anhänger festgestellt, dass bei einer streng sequenziellen Fertigung die Wartezeit zwischen den mehr als 100.000 Arbeitsschritten zwar minimal geplant wird, dadurch aber freie Kapazitäten zwischen den Belegungseinheiten nicht optimal genutzt werden. Durch das Sammeln von Aufträgen in bestimmten Zeitintervallen und das simultane Planen konnten mit Hilfe eines Quantencomputers alle möglichen Kombinationen an Arbeitsschritten im Hinblick auf das Einhalten minimaler Lieferzeiten und Lagerbestände berechnet und optimiert werden.

Mit Quantentechnologie schon jetzt die Zukunft verändern

Doch die Quantentechnologie beschränkt sich nicht nur auf das Computing. Entwicklungen in der Sensorik, der Kommunikation und in der Software / Simulation ermöglichen bessere Navigation, genauere Bildgebungsverfahren und neue Geschäftsmodelle. Quantentechnologie ist keine Zukunftsmusik – erste Anwendungen sind bereits am Markt.