Quantencomputing im industriellen Einsatz Strömungssimulationen für das Turbinendesign

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In einer wegweisenden Kooperation erforschen Quantinuum, Rolls-Royce, Riverlane und die Universität Edinburgh, wie fehlerresistente Quantensysteme komplexe Strömungssimulationen optimieren können.

Quantinuum Inc. Rolls-Royce, Riverlane und das EPCC (das nationale Supercomputing-Zentrum des Vereinigten Königreichs an der Universität Edinburgh) haben eine Vereinbarung zur Erforschung von Quantencomputing-Kapazitäten für zukünftige industrielle Workflows bekannt gegeben. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf dem Design von Gasturbinen mithilfe von Strömungssimulationen.

Im Rahmen der Vereinbarung wird Quantinuum den Zugang zu seinen Quantensystemen und seiner Softwareumgebung bereitstellen. Rolls-Royce steuert Anwendungsfälle aus dem Industriedesign und Fachwissen bei. Riverlane bringt Expertise in der Quantenfehlerkorrektur und Algorithmenentwicklung ein, während das EPCC seine Kompetenz im Bereich Supercomputing und der Integration hybrider Workflows beisteuert.

Strömungssimulationen für Gasturbinen

Komplexe Strömungssimulationen sind zentral für das Gasturbinendesign, erfordern jedoch mit zunehmender Detailtiefe enorme Rechenressourcen. In der auf mehrere Jahre angelegten Zusammenarbeit wollen die Partner untersuchen, wie fehlerresistente Quantencomputer gemeinsam mit Supercomputern diesen Engpass überwinden und die Strömungsmechanik in Gasturbinen präzise modellieren können.

Die Rechenanforderungen für die Simulation komplexer Strömungsmechanik seien eine große Herausforderung im Industriedesign. Die Erforschung, wie Quantencomputing heutige Supercomputer ergänzen kann, sei ein wichtiger Schritt zur Lösung dieser Probleme, so Dr. Rajeeb Hazra, Präsident und CEO von Quantinuum. Die Zusammenarbeit helfe, die hybriden quanten-klassischen Algorithmen zu entwickeln und zu testen, die für zukünftige industrielle Anwendungen benötigt werden.

Tests mit dem Quantencomputer „Helios“

Die Partner planen, zentrale Rechenbausteine für industrierelevante Quantenalgorithmen auf dem Quantencomputer „Helios“ von Quantinuum zu testen. Zudem soll bewertet werden, wie diese auf geplanten zukünftigen Systemen wie „Sol“ und „Apollo“ skalieren können.

Dieses Projekt baut auf früheren Kooperationen zwischen Rolls-Royce, Riverlane und dem EPCC auf. Diese legten den Grundstein für das Verständnis zentraler Anforderungen an Algorithmen, Fehlerkorrektur und Datenmengen, um Strömungssimulationen mit

Diese Vereinbarung markiere den Beginn einer spannenden neuen Phase, in der man deren Implementierung auf der Hardware von Quantinuum untersuche, ist sich Leigh Lapworth, Fellow for Computational Science bei Rolls-Royce, sicher.Die Anwendungsentwicklung sei eine mehrjährige Aufgabe. Wolle man von künftigen ‚teraQuOp‘-Geräten profitieren, so müsse man jetzt mit der gemeinsamen Entwicklung von Algorithmen, Hardware und Software beginnen.

Fehlerresistentes Quantencomputing

Riverlane ist auf Quantenfehlerkorrektur (QEC) spezialisiert. Das sei die entscheidende Technologie, die letztlich leistungsstarkes, fehlerresistentes Quantencomputing für verschiedene Branchen ermöglichen werde, so Steve Brierley, CEO und Gründer von Riverlane. Die Zusammenarbeit mit Quantinuum helfe dem Unternehmen, zu erforschen, wie fehlerresistente Systeme und hybride Ansätze den Weg zum industriellen Quantencomputing beschleunigen können.

Expertise im Bereich HPC, Strömungssimulationen und Software

Das EPCC wird seine Expertise in den Bereichen Hochleistungsrechnen (HPC), Simulationen und Software-Schnittstellen einbringen. Die Rolle des Zentrums umfasst die Untersuchung, wie verschiedene Algorithmenteile über klassische und Quantenressourcen hinweg kompiliert, emuliert und ausgeführt werden können, einschließlich der notwendigen Vor- und Nachbereitungsschritte für hybride Rechenabläufe.

Quantencomputing sei dann am wertvollsten, wenn Nutzer es innerhalb einer breiteren Rechenumgebung einsetzen können, gibt Oliver Thomson Brown, Leiter der Quantengruppe am EPCC zu bedenken. Das EPCC arbeite bereits seit 2023 an der Verbindung von HPC und Quantentechnologie, so Brown weiter. Die Mission des EPCC sei es, den effektiven Einsatz neuartiger Rechenverfahren in Industrie und Wissenschaft zu beschleunigen. Das Projekt passe perfekt zu den Zielen des ersten nationalen Supercomputing-Zentrums Großbritanniens.

Britische Quantenstrategie

Die britische Quantenstrategie sieht die Entwicklung zugänglicher, im Land basierter Quantencomputer vor, die in der Lage sind, eine Billion fehlerfreier Operationen durchzuführen (sogenannte „teraQuOp“-Systeme). Die Zusammenarbeit unterstützt dieses Ziel der britischen Regierung und soll die Stärke des britischen Ökosystems widerspiegeln, das sich von der Grundlagenforschung hin zu industriell relevanten hybriden Anwendungen bewegt.

Weitere Informationen: https://www.quantinuum.com/

1. Die Zusammenarbeit untersucht, wie fehlerresistentes Quantencomputing komplexe Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics) verbessern kann, insbesondere für das Design von Gasturbinen.
2. Das Projekt kombiniert die Quantinuum-Plattform „Helios“, den weltweit präzisesten kommerziellen Quantencomputer, mit den industriellen Anwendungen von Rolls-Royce, der Expertise von Riverlane in der Quantenfehlerkorrektur sowie der Supercomputing-Kompetenz des EPCC.
3. Die Kooperation unterstützt die britische Quantenstrategie durch die Entwicklung von Technologien und hybriden Rechenkapazitäten für zukünftige industrielle Anwendungen.