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Volkswagen bringt Quantencomputing vom Labor ins Werk

Volkswagen bringt Quantencomputing vom Labor ins Werk

Forscher glauben, dass Quantencomputer Herausforderungen bewältigen könnten, mit denen selbst die leistungsstärksten klassischen Rechner zu kämpfen haben. Obgleich Quantencomputer noch sehr experimentell aufgebaut sind, hat ein globaler Wettlauf um die Entwicklung neuer Geräte begonnen. So haben Unternehmen angefangen, nach praktischen Anwendungsmöglichkeiten zu suchen. In der Automobilindustrie ist der Volkswagen Konzern hier Vorreiter und hat 2016 ein eigenes Team für die Quantencomputerforschung aufgestellt.

„Wir sehen ein großes Potenzial im Bereich Quantencomputing für das gesamte Unternehmen“, sagt Florian Neukart, Leiter des Münchner Data:Lab von Volkswagen. „Viele Herausforderungen in der Automobilindustrie können vom Leistungsvermögen profitieren, das vom Quantencomputing ausgeht.“ Ein Punkt, auf den Neukart besonderen Wert legt, ist, dass das Forschungsteam von Volkswagen nicht im wissenschaftlichen Bereich bleiben will. „Uns interessiert nicht, Forschung um der Forschung willen zu betreiben. Wir wollen diese Technologie in die reale Welt bringen“, sagt er.

Quantum computer

Quantencomputing nutzt die Ungenauigkeit der Quantenmechanik – die Physik, wie einzelne Atome und subatomare Teilchen interagieren. Während jedes Datenelement in einem herkömmlichen Rechner als binäre 1 oder 0 ausgedrückt wird, beruht Quantencomputing auf Teilchen, die als „Qubits“ bezeichnet werden und entweder 1, 0 oder beides sein können. Je nachdem, wie viele Qubits der Chip verwalten kann, ist eine Quantenmaschine in der Lage, eine enorme Rechenleistung zur Lösung bestimmter Aufgaben aufzubringen.

„Wir konzentrieren uns auf den Output, darauf, Dinge auszuprobieren und Anwendungen zum Einsatz zu bringen.“

David Von Dollen
David Von Dollen
leitender Datenwissenschaftler der Volkswagen Group of America

Seit fast fünf Jahren forschen die Experten von Volkswagen daran, neue Möglichkeiten zu finden, um Quantencomputing auf alltägliche Herausforderungen anzuwenden, sagt David Von Dollen, leitender Datenwissenschaftler der Volkswagen Group of America. Etwa zehn Personen befassen sich bei Volkswagen in den USA und Deutschland mit dem Thema Quantencomputing.

Seit 2017 kooperiert Volkswagen mit der kanadischen Quantencomputing-Firma D-Wave. Später kam die Zusammenarbeit mit der Quantencomputing-Einheit von Google hinzu. „Wir konzentrieren uns auf den Output, darauf, Dinge auszuprobieren und Anwendungen zum Einsatz zu bringen“, sagt Von Dollen.

Lissabon: Volkswagen hat als erster Automobilhersteller eine praktische Anwendung von Quantencomputing für das Routen- und Verkehrsmanagement vorgeführt.

Ein großes Gebiet ist die Mobilität: In Zusammenarbeit mit D-Wave führte das Volkswagen Team 2019 das erste auf Quantencomputing basierende Verkehrssteuerungssystem in Echtzeit vor. Für den Test kamen Busse in Lissabon zum Einsatz, um das Verkehrsaufkommen vorherzusagen und die Fahrten so zu leiten, dass die Wartezeiten für Fahrgäste und die Fahrzeiten für Busse minimiert werden, um Staus zu vermeiden und den Verkehrsfluss so effizient wie möglich zu gestalten. Das Team habe noch viele weitere Ideen und laufende Projekte, sagt Von Dollen.

„Aus der Sicht eines Unternehmens prüfen wir immer die gleichen Fragen“, fügt Neukart hinzu. „An welcher Stelle im Unternehmen könnte Quantencomputing helfen, ein Problem zu lösen? Wäre eine durch Quantencomputer realisierte Anwendung hier tatsächlich effizienter als ein klassischer Algorithmus? Und wenn ja, wie könnte man dies umsetzen?“

Ein Beispiel dafür findet sich in einem wesentlichen Bereich des Automobilwerks – der Lackiererei. Jede Karosserie, die in die Lackiererei kommt, benötigt je nach der endgültigen Fahrzeugfarbe eine von zwei Grundierungsarten. Der Wechsel zwischen den Grundierungsarten verlangsamt die Produktion und erhöht die Kosten.

Forscher glauben, dass Quantencomputing das Potenzial hat, neue Forschungsfelder zu eröffnen.
Copyright © D-Wave Systems Inc.

Traditionell konnte eine Lackiererei im Durchschnitt eine kleine Anzahl von Fahrzeugen eines Grundierungstyps lackieren, bevor die Linie angehalten und gewechselt werden musste. Mithilfe eines neuen auf Quantencomputern ausgeführten Algorithmus, der die Effizienz der Lackiererei maximieren soll, ohne die Montage insgesamt zu verlangsamen, könnten nun deutlich mehr Fahrzeuge hintereinander lackiert werden. Dieses System könnte schon bald in den Werken von Volkswagen in Deutschland und schließlich weltweit zum Einsatz kommen.

„Herausforderungen wie diese mögen einfach klingen, aber in einigen Fällen würde man fast die Leistung eines Supercomputers benötigen, um sie mit herkömmlicher Hardware zu lösen“, erklärt Von Dollen.

„Alles, was wir jetzt lernen, kann uns in der Zukunft einen Vorteil verschaffen.“

Florian Neukart
Florian Neukart
Director, Volkswagen Group Data:Lab in Munich

Das Volkswagen Team nutzt Quantencomputing auch für die Preisgestaltung von Fahrzeugen, um das richtige Gleichgewicht bei der Kundennachfrage zu wahren. Darüber hinaus hat das Team das Potenzial für andere Anwendungen im Blick, wie zum Beispiel die Entwicklung neuer Materialien oder die Frage, wo neue Ladestationen für Elektrofahrzeuge platziert werden sollten, um deren Nutzen zu maximieren.

 „Alles, was wir jetzt lernen, kann uns in der Zukunft einen Vorteil verschaffen“, sagt Neukart. „Einige Herausforderungen und Fragen in Bereichen wie der Materialwissenschaft sind vielleicht nur durch Quantencomputing lösbar. In anderen Bereichen können wir ein Problem, das vielleicht eine Woche klassischer Rechenleistung erfordern würde, an einem Tag oder weniger lösen.“

Neukart sagt, dass Volkswagen sowohl in der Forschung als auch im Endanwenderbereich in der Automobilwelt eine einzigartige Stellung beim Quantencomputing einnimmt und aufgrund der Komplexität und des Potenzials der Technologie in der Lage ist, reale Anwendungen daraus abzuleiten.

„Wir wollen Vorreiter sein, wenn es darum geht, reale Anwendungen im Bereich der Mobilität aufzuzeigen“, fügt Von Dollen hinzu, „und ich glaube, dass wir den Bereich tatsächlich vorantreiben.“

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