Een team van de TU Delft gebruikt kwantumcomputers om een oud raadsel op te lossen bij het ontwerpen van vezelversterkte composietmaterialen: hoe bepaal je de optimale volgorde van de hoeken waarop de lagen van het materiaal worden samengesteld en gestapeld?

Het QAIMS-team is nu door naar de finalerondes van de Airbus-BMW Quantum Computing Challenge waar ze hun aanpak gaan presenteren om 'de grenzen van kwantumtechnologie voor mobiliteit te verleggen'.

 
Kwantumcomputing en het raadsel van de ‘Stacking Sequence Retrieval'

Arne Wulff, promovendus in het QAIMS-team (Quantum-enhanced Artificial Intelligence for sustainable Materials and Structural design in Aerospace), brengt kwantumcomputing naar het gebied van composieten. Samen met een team van onderzoekers van twee faculteiten van de TU Delft (Matthew Steinberg, Sebastian Feld en Matthias Möller van Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica en Yinglu Tang en Boyang Chen van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek) past hij kwantumcomputing specifiek toe op het zogenaamde ‘Stacking Sequence Retrieval' (SSR) probleem.

Het SSR-probleem is het bepalen van de optimale volgorde van de hoeken waaronder de lagen in een composietlaminaat worden gestapeld. Hiermee kunnen fabrikanten het laminaat ook echt produceren op basis van het ontwerp.

Boyang Chen, universitair hoofddocent Aerospace Structures and Materials, is de teamleider van QAIMS. Chen: "Op dit moment berekenen we de SSR met klassieke computers met behulp van optimalisatiealgoritmen zoals het genetisch algoritme, dat in wezen de beste oplossing selecteert uit een verzameling potentiële oplossingen. Kwantumcomputers geven ons de mogelijkheid om tegelijkertijd naar veel meer hoeken en toestanden van stapelcombinaties te kijken. Net als bij de kat van Schrödinger in de kwantummechanica, waar de kat tegelijkertijd als levend en dood kan worden beschouwd, kunnen de vezels tegelijkertijd naar meerdere hoeken wijzen." De volgende stap voor het team is het daadwerkelijk testen van hun methodologie op kwantumcomputers.