Um computador quântico para a produção de chapas

Stollenwerk: No QUASIM, nossa intenção é investigar o potencial dos computadores quânticos para o processamento de metal. Para isso, nos concentramos em casos de aplicação concretos. Um problema de teste que estamos avaliando com a TRUMPF é a remoção das peças no corte a laser. Estes processos de remoção não ocorrem da maneira ideal, apesar de os processos hoje em dia já serem otimizados com a ajuda de simulações de computador. Isso se deve ao fato de que a expansão térmica da chapa – o laser é muito quente – só pode ser parcialmente considerada nos modelos anteriores. Por isso, às vezes as peças cortadas ficam presas na chapa. Então é preciso parar as máquinas para soltar as peças, o que causa períodos de inatividade indesejados. Uma otimização do modelo de corte com a computação quântica e aprendizado de máquina poderia ajudar a aumentar a eficiência e a qualidade dos cortes.

Stollenwerk: Apesar dos imensos avanços dos últimos anos, a computação quântica hoje em dia ainda está num estágio inicial de desenvolvimento. A tarefa atual é dividir os problemas em subproblemas que tenham características semelhantes às tarefas reais e sejam tão simples que possam ser resolvidos nos computadores quânticos atualmente disponíveis com apenas alguns Qubits. Dessa forma, queremos estimar até que ponto os computadores quânticos podem oferecer uma vantagem quântica real na prática para essa tarefa específica. E também é sobre a questão de quais características este computador quântico deve ter e quão alto será o esforço de desenvolvimento relacionado. Uma meta importante ao final do projeto é obter uma avaliação de quais recursos de computadores quânticos seriam necessários para atingir uma vantagem quântica na prática. Até agora, desenvolvemos as primeiras abordagens de como usar computadores quânticos para acelerar métodos de aprendizado de máquina para simular a propagação de temperatura nas peças de chapa metálica.

Stollenwerk: No QUASIM trabalhamos em cooperação com o Centro Alemão de Pesquisa de Inteligência Artificial (DFKI), que coordena o projeto, assim como o Fraunhofer Institute for Production Technology (IPT), a TRUMPF e a empresa de software ModuleWorks em Aachen. A Ford e o MTU também participam do projeto como parceiros associados. Minha função é coordenar os trabalhos no Centro de Pesquisas Jülich. Meus colegas Dr. Alessandro Ciani e Sven Danz executam a tarefa de pesquisa em si e investigam algoritmos quânticos que poderiam ser adequados para a produção.

Stollenwerk: Atualmente, ainda simulamos os computadores quânticos em computadores clássicos. A vantagem é que podemos nos concentrar totalmente no desenvolvimento dos algoritmos quânticos e prestar menos atenção às peculiaridades dos sistemas quânticos atuais, que normalmente ainda são um tanto propensos a erros. Mesmo assim, já levamos em consideração as características do hardware quântico real, como o desenvolvido no projeto Qsolid. Essas são, por exemplo, as taxas de erros em operações quânticas especiais e a conectividade limitada entre Qubits.