Als Start-up den Überblick behalten – mit Lösungen von Dassault Systèmes.

Engineering trifft Quantenphysik.

Quantencomputer verändern die Welt. Das Geheimnis sind die Qubits, die als Informationseinheit nicht nur 1 oder 0 sein können, sondern viele Zustände gleichzeitig einnehmen. Das eröffnet eine völlig neue Effizienz bei der Lösung mathematischer Probleme. So lassen sich zum Beispiel komplexe Simulationen für Logistik, Industrie oder Klimaforschung durchführen, die bislang nicht oder nur mit enormem Aufwand möglich wären. Es gibt verschiedene Ansätze, um Quantencomputer zu bauen. Verbreitet sind Superconducting Qubits: Die Qubits werden dabei als winzige, supraleitende Stromkreise gebaut, die bei extrem niedrigen Temperaturen arbeiten und deswegen aufwendig gekühlt werden müssen.

Das Garchinger Start-up planqc geht einen anderen Weg, um Qubits zu erschaffen: Einzelne, elektrisch neutrale Atome werden mithilfe von Laserlicht in optischen Gittern eingefangen und miteinander verschränkt. Der Neutralatomansatz hat mehrere Vorteile. Die Atome sind von Natur aus identisch, was die Gefahr von Fertigungsfehlern minimiert und einfache Skalierbarkeit erlaubt – für mehr Qubits muss nur die Laserleistung vergrößert werden. Zudem lassen sich die Atome leicht kühlen, während das Gesamtsystem gefahrlos bei Raumtemperatur betrieben werden kann.

Bei der (Weiter-)Entwicklung dieser Technologie möchte planqc vorne mitspielen – als Vorreiter für Quantencomputing made in Germany. Das Start-up entstand 2022 als Ausgründung des Max- Planck-Instituts für Quantenoptik und Teil des Munich Quantum Valley.

Die Maxime: wissenschaftliche Exzellenz mit Praxisnähe zu verbinden. Das bringt allerdings auch Herausforderungen mit sich. Theoretische Quantenphysiker, experimentelle Atom-, Molekular- sowie optische Physiker, mechanische und elektronische Ingenieure arbeiten bei planqc interdisziplinär zusammen. Insgesamt sind es mittlerweile rund 70 Mitarbeitende. Eine gemeinsame, für alle verständliche und stets aktuelle Datenbasis zu schaffen, ist da nicht leicht.

Komplexe Hardwareentwicklung mit unterschiedlichsten Bauteilen.

„Unsere Arbeit ist zu einem großen Teil Mechanik, mehr, als man vielleicht denkt“, betont Janos Biswas, Head of Mechanical Engineering. „Unsere Quantencomputer- Prototypen bestehen aus einer kleinen Vakuumkammer auf einem optischen Tisch mit sehr komplexen optomechanischen Aufbauten und rundherum ebenso komplexe Support-Anwendungen.“ Aktuell baut das Team mehrere Prototypen parallel auf, und das über mehrere Jahre. Verschiedene Variationen der Bauteile und Produkte werden fortlaufend iteriert und sind auch bereits bei Kunden im Einsatz – von der winzigen Linse bis zum raumgreifenden System aus Servern und Racks. Das macht es schwierig, den Überblick zu behalten. Wo ist welches Teil verbaut und in welcher Version? Welchen Einfluss hat es auf das Gesamtsystem?

Auch und gerade für die Physiker – die bei planqc in der Überzahl sind – ist es wichtig, vollen Zugang zu solchen Daten zu haben und mit ihnen interagieren zu können. Ihnen fehlt aber oftmals die Erfahrung (und die Zeit) im Umgang mit einem übergeordneten Product Lifecycle Management (PLM).

„Uns war immer klar, dass wir früher oder später ein PLM-System einführen müssen. Eines, das sich an unser ständig wechselndes Umfeld anpassen kann, das besonders einsteigerfreundlich ist und eine verlässliche Single Source of Truth für alle Beteiligten bildet“, so Janos Biswas. Schnell wurde klar: Die naheliegendste und beste Lösung ist die 3DEXPERIENCE Plattform von Dassault Systèmes. Das lag zum einen daran, dass sie kompatibel mit SOLIDWORKS ist – bei den Ingenieuren von planqc von Beginn an das 3D-CAD-Tool der Wahl. Für die Lösung sprach zudem das gute Webinterface. Es ermöglicht auch Personen, die nicht täglich mit SOLIDWORKS arbeiten, schnellen und unkomplizierten Zugang zu den Konstruktionsdaten. Nicht zuletzt war für planqc die cloudbasierte Umgebung der 3DEXPERIENCE Plattform von Vorteil. Das Start-up muss dadurch keine zusätzlichen Aufwände für Server und Speicherinfrastruktur aufbringen. Dass es sich um eine europäische Cloudlösung handelt, die alle Sicherheitsstandards erfüllt, war ebenso wichtig – schließlich gilt Quantencomputing als sicherheitsrelevante Technologie und steht unter speziellen regulatorischen Einschränkungen.

Ordnung, Überblick und Effizienz mit der 3DEXPERIENCE Plattform.

Entsprechend problemlos und agil verlief die Einführung der 3DEXPERIENCE Plattform im Mai 2024. Die Bechtle PLM Deutschland GmbH unterstützte dabei mit einer eintägigen Schulung. Innerhalb eines Monats war die Implementierung abgeschlossen. Seitdem verfügt planqc neben SOLIDWORKS auch über die 3DEXPERIENCE Plattform. Das Team nutzt vor allem den Collaborative Industry Innovator – ein Datenmanagement-Tool, das es ermöglicht, Daten auf der Cloud sicher zu verwalten und auf Basis von Multi-CAD-Daten zusammenzuarbeiten. Die wichtigste Anwendung für das Team ist 3D Play, mit der sie visualisierte Bauteile aus dem Webinterface heraus betrachten können.

Die Zusammenarbeit innerhalb des stetig wachsenden Teams von planqc funktioniert seither reibungslos. 3DEXPERIENCE fungiert als verlässliches PLM-System und Single Source of Truth über alle Arbeitsschritte und Iterationsphasen hinweg. Prozesse werden dadurch effizienter, transparenter und einfacher. Die cloudbasierte Plattform ermöglicht nahtlose Kollaboration – disziplinübergreifend und unabhängig vom Arbeitsort, sei es im Labor, im Büro oder von Zuhause. Das erleichtert auch die Transparenz für übergeordnete Entscheidungsprozesse, etwa ob ein Teil in die Produktion gehen kann.

Mit dem Webinterface und den einzelnen Anwendungen kommen alle Mitarbeitenden inklusive der Nicht-Ingenieure – dank der einfachen Bedienbarkeit und der Übersichtlichkeit – gut zurecht. Nicht nur die Ingenieure, sondern auch die Physiker können nun zu jeder Zeit auf alle Daten zugreifen, sich Visualisierungen zeigen lassen und damit (weiter-)arbeiten. Muss in den Prototypen beispielsweise ein neuer Spiegel eingebaut werden, sehen sie ganz genau: Wo sind aktuell welche Teile verbaut? Wieviel Platz ist noch vorhanden? Welche Teile können noch verändert werden und welche sind bereits final?

Auch Janos Biswas ist zufrieden mit den Ergebnissen: „Die 3D-Daten sind nun gut sortiert. Man findet immer alles, muss nicht suchen und hat immer die richtige Version. Das macht es überhaupt erst möglich, in unserer komplexen Entwicklung den Überblick zu behalten. Alle Beteiligten wissen jederzeit: Wo ist was im Umlauf.“ Was ihm ebenfalls gefällt, ist die Zukunftsfähigkeit der Lösung. Bei Bedarf kann planqc auf viele weitere Funktionen der 3DEXPERIENCE Plattform zugreifen und aus der Cloud heraus nutzen. „Da gibt es einige coole Lösungen, die wir noch nicht verwendet haben“, so Biswas. Diese Flexibilität und Skalierbarkeit sind essenziell für eine so junge und dynamische Branche.