Blue abstract wavy lines on black background
AQYAS logo with stylized water droplet and play button in blue and white.

Anwendung von Quantensimulationen in der Wasserstoffforschung

Eine Softwareplattform zur Quantensimulation

Ziel

Das Projekt AQUAS verfolgt das Ziel, die Wasserstoffforschung und -herstellung durch Quantensimulation von Elektrolysematerialien auf eine neue Ebene zu heben und somit eine erforderliche Effizienzsteigerung zu erreichen. Dies soll durch die Validierung und Implementierung innovativer Softwaretools, die hybride und in naher Zukunft einsatzbereite Algorithmen verwenden, erreicht werden. Der Fokus liegt dabei auf Algorithmen, die auf bereits existierender fehlerbehafteter Hardware einsatzbereit sind.

Magnifying glass icon with a black handle and a circular lens.

Motivation

Der Energiewandel fordert eine Effizienzsteigerung im Bereich von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren. Die quanten-chemische numerische Berechnung von Atom- und Molekülbindungen ermöglicht eine genauere Betrachtung bestimmter Prozesse und Materialien, was wiederum das gesamte Forschungsfeld signifikant voranbringt. Der derzeitige Forschungsstand und die vorhandene Hardware begrenzen jedoch Vorhersagekraft der Berechnungen. Die Verwendung hybrider Algorithmen verspricht jedoch eine präzisere Berechnung. Hybrid bedeutet hier, dass klassische Computer und Quantencomputer eng miteinander verzahnt werden.

Cartoon icon of a fish with a large eye and fins.

Vorgehen

Die quantenmechanische Simulation basierend auf einer Kombination klassischer Computer und Quantencomputer verspricht eine genauere Betrachtung von relevanten Materialien zur Wasserstoffherstellung und Katalysatoren. Dies soll durch die Implementierung verschiedener Verfahren ermöglicht werden. Einerseits werden variationelle Quantenalgorithmen eingesetzt. Insbesondere jedoch wird ein Verfahren entwickelt, das eine sogenannte Einbettung durchführen und das Materialproblem in Unterprobleme aufteilen soll, von denen ein Teil auf dem Quantencomputer gelöst werden muss. Quantum Machine Learning (QML) Methoden werden das Verfahren ergänzen.

Key Facts

Projektkoordination

HQS Quantum Simulation GmbH

Förderung

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
weiterführende Informationen
Fördernummer: 01MQ22003A

Laufzeit

January 2022 - December 2024

Budget

Gesamtvolumen: 3,5 Mio. €
Fördermittel: 2,7 Mio. €

Molecular illustration showing chemical molecules, including a surface with atoms, bonds, and red and blue molecules suspended in a transparent medium.

Konsortium

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Institut für Technische Thermodynamik, Stuttgart

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Institut für Softwaretechnologie, Köln

Fraunhofer
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

HQS Quantum Simulations GmbH
(Konsortialführer)

Universität Ulm
Institut für Theoretische Chemie

Logo for the German Aerospace Center (DLR) with text in German.
Logo of Fraunhofer IPA, with a teal square and white curved lines, and the text 'Fraunhofer' in bold black letters and 'IPA' underneath.
Logo for HOS Quantum Simulations featuring a stylized globe in black and orange with text 'HOS QUANTUM SIMULATIONS' in orange and gray.
Logo of University Ulm
Text and logo indicating support from the Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action, based on a decision by the German Bundestag.

Papers

Kontakt

A man with glasses, a beard, and short light brown hair, wearing a purple checkered shirt, standing with arms crossed against a plain gray background.
Black and white photo of a man wearing glasses, smiling, indoors near a wooden wall and window blinds.

Dr. Vladimir Rybkin

AQUAS Grant Manager

HQS Quantum Simulations GmbH
Rintheimer Straße 23
D-76131 Karlsruhe

E-Mail: vladimir.rybkin@quantumsimulations.de

A boat on the water with clouds in the sky

Dr. Michael Marthaler

CEO und Mitbegründer
HQS Quantum Simulations GmbH

HQS Quantum Simulations GmbH
Rintheimer Straße 23
D-76131 Karlsruhe

E-Mail: michael.marthaler@quantumsimulations.de