Arbeitsgruppe für Supply Chain Services des Fraunhofer IIS
Der Einsatz von Quantencomputing als Technologie für unterschiedlichste Anwendungen in der Supply Chain ist ein wichtiges Forschungsfeld der Zukunft: Denn für manche Fragestellungen in Supply Chain Prozessen, wie Reihenfolgeplanung (auch bekannt als Scheduling) oder Tourenplanung reicht die derzeitige Rechenleistung nicht aus, um optimale Lösungen zu finden. Theoretisch können Quantenalgorithmen bei diesen besonders komplexen Problemen schneller bessere Lösungen generieren, als das mit klassischen Verfahren möglich ist. In der Praxis herrscht jedoch noch viel Forschungsbedarf. Denn während klassische Rechner mit Bits agieren, wird an Quantenrechnern mit Qubits gerechnet, wobei diese am besten als quantenphysikalischer Zustand beschrieben werden. Der Vorteil: bei dieser Art des Rechnens auf Basis von physikalischen und quantenmechanischen Prinzipien können Rechnungen teilweise parallel ablaufen, was die Lösungsfindung enorm beschleunigt. Mit gesteuerter Veränderung der energetischen Niveaus von sogenannten Qubits werden die Berechnungen gesteuert. Diese Qubits sind jedoch verrauscht, weshalb die gemessenen Ergebnisse von den erwarteten abweichen können. Und dieses Phänomen verstärkt sich mit zunehmender Anzahl an Qubits in einem Computer. Damit sind die Messungen, die der Quantenrechner kontinuierlich vornimmt, unscharf, die Quantencomputer arbeiten nicht mehr genau genug und die Rechenoperationen werden fehleranfällig.
Dies gilt sogar bei der aktuell verfügbaren, limitierten NISQ-Hardware, die mit nur wenig Qubits operiert. Selbst diese sogenannte noisy intermidiate scale quantum NISQ-Hardware steckt damit noch in den Kinderschuhen. Und so sind die bestehenden Quantencomputer derzeit eher als Experimentiermaschinen der Forschung anzusehen. Wenn wir es aber schaffen, komplexe Probleme mit Hilfe von Quantencomputern zu lösen, könnte dies für viele Anwendungsbereiche disruptiv sein – mit heute noch nicht abbildbaren neuen Möglichkeiten. Wir arbeiten deshalb daran, mit neuesten algorithmischen Ansätzen die stark limitierte NISQ-Hardware möglichst effizient beispielsweise für die Optimierung von Reihenfolgeplanungen oder Nachfrageprognosen in Logistik, Produktion und Handel einzusetzen. Ziel ist es, in wenigen Jahren Quantencomputer für eine breite Anwendung in der Supply Chain zugänglich zu machen.
