Quantencomputing für die Mobilität der Zukunft

• Im Teilprojekt QCMobility | Intermodaler Verkehr wird untersucht, wie Quantencomputer dabei helfen können, den Gütertransport über verschiedene Verkehrsträger hinweg besser planen und steuern zu können – also über Schiene, Straße und Wasserwege. Projektpartner sind Fraunhofer CML, Kombiverkehr, TriCon und UIRR als Unterauftragnehmer. Der Duisburger Hafen (duisport) wirkt als assoziierter Partner im Projekt mit.
• Im Teilprojekt QCMobility | Straßenverkehr steht der urbane und ländliche Verkehr im Mittelpunkt – konkret On-Demand-Angebote und Zustelldienste. Ziel ist es, mithilfe von Quantenalgorithmen dynamische Prozesse wie beispielsweise Nutzung geeigneter Haltestellen oder Routenplanung intelligenter zu gestalten. Unterauftragnehmer sind DB Regio Bus, Fraunhofer IML und Rhein-Neckar-Verkehr sowie assoziierter Partner ist der Logistiker Dachser.

Beide Teilprojekte setzen an einem zentralen Problem an: der steigenden Komplexität in der Planung moderner Verkehrs- und Logistiksysteme. Es muss eine Vielzahl an Einflussfaktoren – wie Verkehrslage, Kapazitäten, Nachfrage, Zeitfenster oder Umwelteinflüsse – gleichzeitig berücksichtigt und laufend neu bewertet werden. Klassische Computer kommen dabei an ihre Grenzen.

Gemeinsam mit den Teams des DLR-Instituts für Verkehrsforschung und des DLR-Instituts für Quantentechnologien arbeiten d-fine, planqc und deren Projektpartner an der Entwicklung und Bewertung quantengestützter Optimierungsansätze – basierend auf realen Anwendungsfällen und Datensätzen aus der Praxis. Im Fokus stehen nicht nur neue Lösungen durch den Einsatz von Quantencomputing, sondern auch der Aufbau eines starken, praxisnahen Ökosystems: Forschung, Start-ups und Industrie arbeiten gemeinsam daran, Kompetenzen im Bereich Quantencomputing aufzubauen.

QCMobility | Intermodaler Verkehr: Mit Quantencomputing zu besseren Lieferketten

Im Teilprojekt QCMobility | Intermodaler Verkehr wird untersucht, wie Quantencomputing dazu beitragen kann, den Güterverkehr effizienter zu steuern – besonders dort, wo mehrere Verkehrsträger wie Bahn, Lkw und Schiff ineinandergreifen. Ziel ist es, komplexe Planungs- und Steuerungsprozesse entlang intermodaler Lieferketten zu optimieren und so die Verlagerung von Transporten, z.B. auf die umweltfreundlichere Schiene, zu unterstützen.

Im Projekt werden praxisnahe Anwendungsfälle entwickelt und als mathematische Optimierungsprobleme abgebildet – zum Beispiel zur Steuerung von Umschlagprozessen oder zur Planung komplexer Transportnetzwerke. Gerade dynamische Systeme, bei denen verschiedene Verkehrsträger abgestimmt werden müssen, stellen klassische Methoden vor große Herausforderungen. Mit Daten aus der Praxis, wie Touren-, Fahrplan- und Buchungsinformationen, entstehen im Projekt realistische Szenarien, die mithilfe quantengestützter Optimierungsansätze analysiert und bewertet werden.

Das Konsortium für QCMobility | Intermodaler Verkehr, bestehend aus d-fine und planqc, wird um weitere Industriepartner ergänzt: Die UIRR als europäischer Interessensverband für den kombinierten Verkehr Schiene-Straße, Kombiverkehr als ein Operateur im kombinierten Verkehr mit einem europaweiten Gütertransportnetzwerk sowie TriCon als Betreiber eines trimodalen Umschlagterminals tragen ihre Expertise und Daten als Unterauftragnehmer zum Projekt bei. Das Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen (CML) als weiterer Unterauftragnehmer bringt sein Know-how im Bereich Logistik und QC-Anwendung in das Projekt ein. Zusätzlich ist duisport als größter europäischer Binnenhafen und führender Hinterland-Hub Europas im Konsortium als assoziierter Partner beteiligt.

QCMobility | Straßenverkehr: Quantencomputing für innovative Verkehrs- und Lieferkonzepte

Wie kann auf wachsenden Verkehr, steigende Liefer- und Mobilitätsbedarfe sowie begrenzten öffentlichen Raum reagiert – und gleichzeitig flexibel auf Nachfrage und Verkehrslage eingegangen werden? Das Teilprojekt QCMobility | Straßenverkehr setzt genau hier an: Ziel ist es, Quantencomputing dafür zu nutzen, dynamische und raumbezogene Mobilitäts- und Zustellprozesse intelligenter zu planen und zu steuern.

Im Fokus stehen zwei zentrale Anwendungsfelder: zum einen On-Demand-Verkehre – also bedarfsorientierte Mobilitätsangebote, bei denen Fahrzeuge flexibel je nach Nachfrage eingesetzt werden (auch bekannt als Demand Responsive Transport, kurz DRT) –, zum anderen städtische Lieferdienste wie Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP). Beide Systeme stehen vor ähnlichen Herausforderungen: begrenzter Straßenraum, wechselnde Anforderungen, Echtzeit-Bedarf – und der Frage, wie virtuelle Haltestellen oder Ladezonen optimal verteilt und genutzt werden können.

In enger Zusammenarbeit mit Industrie- und Forschungspartnern werden im Projekt konkrete Anwendungsszenarien entwickelt, in mathematische Modelle überführt und mit speziell entwickelten Quantenalgorithmen analysiert. Ziel ist es, Verkehrsunternehmen und Logistikunternehmen bei Entscheidungen in komplexen, dynamischen Planungsprozessen zu helfen.

Das Teilprojekt QCMobility | Straßenverkehr wird von d-fine und planqc koordiniert und umgesetzt, die mit weiteren Partnern zusammenarbeiten. Dazu gehören die Rhein-Neckar-Verkehr GmbH als Verkehrsunternehmen und DB Regio Bus als Busgesellschaft, welche beide Daten und Praxiserfahrung als Unterauftragnehmer einbringen. Dachser steuert als assoziierter Partner Know-how aus der innerstädtischen Logistik bei. Ergänzt wird das Konsortium durch das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML), welches seine Forschungskompetenz in Mobilitäts- und Logistikfragen als Unterauftragnehmer ins Projekt einbringt.

Über planqc

planqc entwickelt Quantencomputer auf Basis neutraler Atome – der schnellste Weg zu skalierbaren Quantenprozessoren für industrielle Anwendungen. Gegründet im April 2022 in Garching bei München von Alexander Glätzle, Sebastian Blatt und Johannes Zeiher, ist planqc das erste Spin-off des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik im Rahmen der Munich Quantum Valley-Initiative. Das Unternehmen baut auf einer engen Partnerschaft mit dem Max-Planck-Institut und jahrzehntelanger Spitzenforschung in der Neutral-Atom-Quantentechnologie auf. In der Series-A-Finanzierungsrunde sicherte sich planqc 50 Millionen Euro, angeführt von CATRON Holding und dem DeepTech & Climate Fonds (DTCF). Weitere Investoren sind Bayern Kapital, die Max-Planck-Stiftung, UVC Partners, Speedinvest sowie eine Förderung des BMBF.

www.planqc.eu

Über die DLR Quantencomputing-Initiative

Die DLR Quantencomputing-Initiative (DLR QCI) bringt Forschung, Industrie und Start-ups zusammen, um gemeinsam Quantencomputer, Fertigungstechnologien und relevante Anwendungsfälle zu entwickeln. Dazu stellt die DLR QCI ihnen an zwei Innovationszentren in Hamburg und Ulm die notwendigen technologischen Infrastrukturen, Werkstätten und Büroflächen zur Verfügung. So entsteht ein starkes Ökosystem für die Industrialisierung des Quantencomputings in Deutschland, ermöglicht durch Mittel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz.

qci.dlr.de