Wie Quantenalgorithmen die Informationstechnologie revolutionieren

Johannes A Buchmann

Thomas Strohm, R. Rölver

Thomas F. Sturm, Jörg Schulze

Nach einer physikalischen Betrachtung der Quantenmechanik werden zunächst die benötigten mathematischen Grundlagen eingeführt bzw. wiederholt: Vektorräume, darauf aufbauend Hilberträume und die Tensorrechnung, gefolgt von den Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Auf diesen Grundlagen wird ein Quantencomputer insoweit modelliert, wie es für die Formulierung von Algorithmen notwendig ist, d.h. als mathematisches Modell der Quantenbits, der Zeitentwicklung durch Gates und der abschließenden Messungen. Auf diesem Modell werden dann die klassischen Quantenalgorithmen jeweils vollständig eingeführt und erklärt. Schließlich wird die denkbare Umsetzung von Quantenalgorithmen auf heute existierende klassische Computer diskutiert.

Paul Hüppe

Quantencomputer bieten die Möglichkeit, einige Probleme ezienter zu lösen als klassische Computer. Im Supply Chain Management (SCM) und in der Logistik gibt es viele Probleme, die hohen Rechenaufwand erfordern. Diese Arbeit soll die Umsetzbarkeit von Quantenalgorithmen in diesen Bereichen untersuchen und deren Potential bewerten. Der Fokus liegt auf Optimierungsproblemen, die als Quadratic Unconstrained Binary Optimization Probleme formuliert werden können, wie z.B. Traveling Salesman Probleme oder Rucksack-Probleme. Insbesondere sollen Optimierungsprobleme betrachtet werden, die in dem Bereich der Bedarfsprognose im Supply Chain Management auftreten. Die Lösung dieser Probleme soll mit klassischen Algorithmen auf herkömmlichen Computern und auch auf einem Quantenannealer getestet und bewertet werden. Ziel ist es, die Umsetzbarkeit in SCM-Prozessen festzustellen. Zur Validierung werden Problemstellungen aus dem Alltag im Supply Chain Management von ALDI SÜD Dienstleistungs-SE & Co. oHG betrachtet, um einen praktischen Bezug herzustellen.

M. Schubert

Paul Hüppe

Quantencomputer bieten die Möglichkeit, einige Probleme ezienter zu lösen als klassische Computer. Im Supply Chain Management (SCM) und in der Logistik gibt es viele Probleme, die hohen Rechenaufwand erfordern. Diese Arbeit soll die Umsetzbarkeit von Quantenalgorithmen in diesen Bereichen untersuchen und deren Potential bewerten. Der Fokus liegt auf Optimierungsproblemen, die als Quadratic Unconstrained Binary Optimization Probleme formuliert werden können, wie z.B. Traveling Salesman Probleme oder Rucksack-Probleme. Insbesondere sollen Optimierungsprobleme betrachtet werden, die in dem Bereich der Bedarfsprognose im Supply Chain Management auftreten. Die Lösung dieser Probleme soll mit klassischen Algorithmen auf herkömmlichen Computern und auch auf einem Quantenannealer getestet und bewertet werden. Ziel ist es, die Umsetzbarkeit in SCM-Prozessen festzustellen. Zur Validierung werden Problemstellungen aus dem Alltag im Supply Chain Management von ALDI SÜD Dienstleistungs-SE & Co. oHG betrachtet, um einen praktischen Bezug herzustellen.