Prof. Miriam Unterlass (links) und Prof. Sabrina Maniscalco (rechts) bündeln Forschungskräfte, um Quantencomputing in der Materialforschung nutzbar zu machen. Bild: © K. Wolf / Algorithmiq

Die Lotus-Metapher veranschaulicht den Weg zu einem nutzbaren Quantenvorteil. Die inneren Blütenblätter stehen für drei Bedingungen, die gleichzeitig erfüllt sein müssen: Ausführbarkeit auf aktueller Hardware, Relevanz für die Erforschung des materiellen Raums und Validierung gegenüber modernsten klassischen Methoden unter fairen Ressourcenannahmen. Die äußeren Blütenblätter stehen für den Einsatz, die Integration und die Skalierung. Diese sind unerlässlich, um Fortschritte in die Praxis umzusetzen, und können systematisch entwickelt werden. In einer echten Lotusblüte enthält die zentrale Struktur die Samen, aus denen neue Blüten wachsen können. In diesem Sinne betrachten wir diesen Kern als generativ, fähig, nach seiner Etablierung vielfältige Anwendungen zu unterstützen, und freuen uns darauf, diese Idee in die Materialforschung einzubringen. Bild: © Algorithmiq

Fraunhofer ISC und Algorithmiq kooperieren bei Quantencomputing für Materialentwicklung

Publiziert

Das Fraunhofer ISC und Algorithmiq wollen Quantencomputing gezielt für die Materialentwicklung nutzen. Die Partnerschaft soll Entwicklungsprozesse beschleunigen und neue Materialien effizienter erschliessen.

Neue Materialien sind zentral für aktuelle Herausforderungen wie Energieverteuerung, Ressourcensicherheit und bezahlbare Medizin. Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC setzt daher auf digitale Ansätze zur Beschleunigung der Materialentwicklung. Dazu zählen Methoden wie maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz.

Mit dem Quantencomputing-Unternehmen Algorithmiq hat das Institut ein Memorandum of Understanding zur Zusammenarbeit unterzeichnet. Ziel ist es, zusätzliche Beschleunigungspotenziale zu erschliessen und den Materialraum umfassender zu analysieren.

Grenzen klassischer Methoden

Die Entwicklung neuer Materialien ist traditionell zeitaufwändig. Zahlreiche Versuchsreihen sind notwendig, um gewünschte Eigenschaften zu erreichen. Digitale Simulationen helfen, ungeeignete Varianten früh auszusortieren und vielversprechende Kandidaten zu identifizieren.

Allerdings stossen klassische Rechenmethoden an Grenzen: Die Simulation quantenmechanischer Vielteilchensysteme erfordert selbst auf Hochleistungscomputern sehr lange Rechenzeiten. Quantencomputing könnte hier neue Möglichkeiten eröffnen, etwa bei der Suche nach ressourcenschonenden Hochleistungs-Magnetmaterialien.

Hybride Ansätze im Fokus

Algorithmiq entwickelt quantenbasierte Algorithmen für Molekülsimulationen. Diese sollen Eigenschaften und Dynamik von Molekülen präziser und effizienter berechnen als klassische Verfahren. Zum Einsatz kommen hybride Ansätze, bei denen Quanten- und klassische Computer zusammenarbeiten.

Der Quantencomputer übernimmt komplexe Quanteneffekte, während klassische Rechner Optimierung und Auswertung steuern. So sollen auch auf heutiger, noch fehleranfälliger Hardware verlässliche Ergebnisse erzielt werden.

Erweiterung auf Materialforschung

Das Unternehmen will seine bisher vor allem im Life-Science-Bereich eingesetzten Ansätze auf die chemische Materialentwicklung ausweiten. Dafür bringt das Fraunhofer ISC seine Expertise in Materialsynthese und Digitalisierung ein.

Prof. Dr. Miriam Unterlass erklärt: «Zunächst lassen sich mit Simulationen unsere weissen Flecken im Materialraum einfacher identifizieren – also Materialien, die wir zwar nicht unbedingt gesucht haben, deren Eigenschaften aber vielversprechend sein können».

Sie ergänzt: «Auch in Zukunft brauchen wir die Kreativität von Forscherinnen und Forschern, um gesellschaftlich relevante Innovationen zu schaffen. Doch das Handwerkszeug wird digitaler, und neben der realen Synthese wird der digitale Zwilling eine grosse Bedeutung gewinnen, mit dem sich Materialsynthese, Produkteigenschaften und Rückgewinnung durch Recycling über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg vorhersagen lassen, ohne jeden einzelnen Labor-Schritt nachvollziehen zu müssen.»

Fokus auf Software und Anwendung

Algorithmiq sieht die Weiterentwicklung von Algorithmen als entscheidend für den industriellen Einsatz von Quantencomputing. Prof. Dr. Sabrina Maniscalco betont: «Zu lange konzentrierte sich der globale Diskurs rund um Quantencomputing fast ausschliesslich auf die Hardware. Doch Hardware allein genügt nicht. Ohne wesentliche Fortschritte bei Algorithmen und Software drohen Quantencomputer wissenschaftlich beeindruckend zu bleiben, ohne echten industriellen Mehrwert zu liefern. Bei Algorithmiq bauen wir die algorithmische Schicht, die Quantencomputer tatsächlich nützlich macht – für Chemie, Life Sciences, neue Materialien und darüber hinaus.»

Ein erstes Treffen auf Leitungsebene zur Definition gemeinsamer Projekte ist für Juni 2026 geplant.

EVENTS

The Pharma Days

Veranstaltung für Zusammenarbeit, Innovation und Geschäftswachstum in der pharmazeutischen Industrie

Datum: 27.-28. Mai 2026

Ort: Genf (CH)

Swissmem Industrietag

Konferenz für die Berufsbildung in der Schweizer Tech-Industrie

Datum: 23. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

CosmeticBusiness

Internationale Fachmesse für die Kosmetik-Zulieferindustrie

Datum: 10.-11. Juni 2026

Ort: München (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 10.-12. Juni 2026

Ort: Genf (CH)

GS1 Excellence Days

Konferenz für Innovationen und Lösungen im Bereich der Standardisierung, Identifikation und Geschäftsprozesse

Datum: 18. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

FILTECH

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 30. Juni-02. Juli 2026

Ort: Köln (D)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 26.-27. August 2026

Ort: Zürich (CH)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 26.-27. August 2026

Ort: Zürich (CH)

Swiss Green Economy Symposium

Konferenz zum Thema Wirtschaft und Nachhaltigkeit in der Schweiz

Datum: 2.-4. September 2026

Ort: Winterthur (CH)

Ilmac Lausanne

Fachmesse und Branchentreff für die Chemie- und Life-Science-Industrie in der Westschweiz

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Lausanne (CH)

POWTECH

Internationale Fachmesse für Technologien zur Verarbeitung von Pulvern, Feststoffen und Flüssigkeiten

Datum: 29. September -1.Oktober 2026

Ort: Nürnberg (D)

W3+ Fair Jena

Events für Hightech-Innovationen aus den Schlüsseltechnologien Optik, Photonik, Elektronik und Mechanik

Datum: 23.-24. September 2026

Ort: Jena (D)

Rehacare

Internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege

Datum: 23.-26. September 2026

Ort: Düsseldorf (D)

VISION

Weltleitmesse für industrielle Bildverarbeitung

Datum: 6.-8. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

IFAS

Internationale Fachmesse für den Schweizer Gesundheitssektor

Datum: 20.-22. Oktober 2026

Ort: Zürich (CH)

CPHI

Weltweit führende Messe für die pharmazeutische Industrie

Datum: 6.-8. Oktober 2026

Ort: Frankfurt (D)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 10.-13. November 2026

Ort: München (D)

SEMICON Europa

Europäische Leitmesse für Mikroelektronik

Datum: November 2026

Ort: München (D)

AUTOMA+

Kongress für die Pharmaindustrie mit Konzentration auf die digitale Transformation und Automatisierung

Datum: 16.-17. November 2026

Ort: Zürich (CH)

ALL4PACK EMBALLAGE

Leitmesse für die Verpackungs- und Intralogistikbranche

Datum: 24.-26. November 2026

Ort: Paris (F)

Bitkom Digital Health Conference

Konferenz für die Chancen und Herausforderungen der Digitalisierung im Gesundheitswesen

Datum: 24. November 2026

Ort: Berlin (D)

LabConCert

Internationale Konferenz zu Biosicherheit und Labortechnik

Datum: 8.-9. Dezember 2026

Ort: Marburg (D)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 1.-3. Dezember 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Pharmapack Paris

Europäische Fachmesse für die Pharmaverpackungs- und Arzneimittelverabreichungsgeräteindustrie

Datum: 27.-28. Januar 2027

Ort: Paris (F)

Empack Schweiz

Schweizer Fachmesse für Verpackungslösungen und -technologien

Datum: 27.-28. Januar 2027

Ort: Zürich (CH)

Logistics & Automation

Fachmesse für Intralogistik, Distribution, Transport und E-Logistik in der Schweiz

Datum: 27.-28. Januar 2027

Ort: Zürich (CH)

Paris Packaging Week

Weltweit grösste Messe für Verpackungsinnovationen in der Parfüm-, Kosmetik- und Körperpflegeindustrie

Datum: 3.-4. Februar 2027

Ort: Paris (F)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 16.-19. Februar 2027

Ort: Nürnberg (D)

health.tech GLOBAL SUMMIT

HealthTech bezeichnet den Einsatz moderner digitaler Technologien wie Apps, Wearables oder KI zur Verbesserung von Gesundheitsversorgung, Prävention und medizinischer Diagnostik.

Datum: 2.-4. März 2027

Ort: Basel (CH)

Additive Manufacturing Forum

Europäische Leitkonferenz und Fachausstellung für additive Fertigung

Datum: 2.-3. März 2027

Ort: Berlin (D)

Forum Kreislaufwirtschaft

Veranstaltung für die Umsetzung der Kreislaufwirtschaft in verschiedenen Bereichen

Datum: 18. März 2027

Ort: Zürich (CH)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 16.-18. März 2027

Ort: Stuttgart (D)

Trendtage Gesundheit Luzern

Veranstaltung für aktuelle Trends und Perspektiven im Gesundheitswesen

Datum: 10.-11. März 2027

Ort: Luzern (CH)

Global Industrie

Messe für den gesamten industriellen Sektor in Frankreich und darüber hinaus

Datum: 15.-18. März 2027

Ort: Paris (F)

LABVOLUTION

Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflow.

Datum: Mai 2027

Ort: Hannover (D)

Achema

Weltleitmesse für Prozessindustrie

Datum: 14.-18. Juni 2027

Ort: Frankfurt am Main (D)

Automatica

Weltleitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse und Kongressfür Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 31. August- 2. September 2027

Ort: Bern (CH)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 21.-23. September 2027

Ort: Basel (CH)

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 21.-24. September 2027

Ort: Berlin (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 21.-23. September 2027

Ort: Nürnberg (D)

A + A

Weltleitmesse für sicheres und gesundes Arbeiten

Datum: 19.-22. Okotber 2027

Ort: Düsseldorf (D)

transport-CH

Schweizer Fachmesse für Nutzfahrzeuge und Automobil-Werkstattbedarf

Datum: 10.-13. November 2027

Ort: Bern (CH)

AQUA Suisse

Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement

Datum: 1.-2.Dezember 2027

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 1.-2. Dezember 2027

Ort: Zürich (CH)

Swissbau

Fachmesse der Schweizer Bau- und Immobilienwirtschaft

Datum: 18.-22. Januar 2028

Ort: Basel (CH)

aqua pro

Schweizer Fachmesse für die Bereiche Trinkwasser, Abwasser und Gas

Datum: Februar 2028

Ort: Bulle (CH)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 9.-17. Mai 2028

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis