Quantentechnologie zur Optimierung von Prozessen im Luftverkehr

Die Vereinten Nationen haben das Jahr 2025 als Internationales Jahr der Quantentechnologie ausgerufen. Ein vielversprechendes Anwendungsgebiet für Quantencomputer liegt in den komplexen Planungsprozessen der Luftfahrt, wie der Erstellung von Flugplänen, der Einsatzplanung der Besatzung und der Flugroutenoptimierung. Lufthansa Industry Solutions (LHIND) wird in den nächsten zwei Jahren in Zusammenarbeit mit verschiedenen Instituten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersuchen, wie Quantencomputer die strategische und taktische Planung von Fluggesellschaften auf ein höheres Niveau heben können.

Dr. Joseph Doetsch, Quantum Computing Lead bei LHIND, hebt hervor, dass eine effiziente Ressourcennutzung entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg einer Fluggesellschaft ist. Dies betrifft sowohl langfristige Planungen, wie den Jahres-Flugplan, als auch die kurzfristigen Herausforderungen im operativen Alltag, etwa bei Änderungen von Flugrouten aufgrund von Luftraumsperrungen oder Unwettern sowie bei kurzfristigen Ausfällen von Crewmitgliedern aufgrund von Krankheit. Auch die Einhaltung der vorgeschriebenen Wartungsintervalle sei hierbei von großer Bedeutung.

In der DLR Quantencomputing-Initiative (DLR QCI) entwickeln Forscher des DLR, Start-ups und die Industrie gemeinsam Quantencomputer sowie die passenden Anwendungsfälle. Die Forschungsprojekte innerhalb der DLR QCI werden von den DLR-Instituten zusammen mit Industriepartnern umgesetzt, die in einem Wettbewerbsverfahren ausgewählt werden.

LHIND hat den Zuschlag für die beiden Teilprojekte „Strategische Planungsprozesse“ und „Taktische Planungsprozesse“ im Rahmen des Projekts „QCI QCMobility“ erhalten. Dabei arbeitet LHIND eng mit dem DLR-Institut für Luftverkehr sowie dem DLR-Institut für Quantentechnologien zusammen. Diese Projekte laufen bis Dezember 2026. Dr. Doetsch, Physiker und Quantencomputing-Experte, freut sich darüber, dass LHIND im Jahr der Quantentechnologie – genau 100 Jahre nach der Formulierung der Quantenmechanik – in dieses Projekt einbezogen wurde.

Für das Teilprojekt „Strategische Planungsprozesse“ hat LHIND Eurowings als Unterauftragnehmer gewonnen. Diese Fluggesellschaft stellt Daten aus ihren Planungssystemen zur Verfügung. Mit einer Flotte von mehr als 100 Flugzeugen und 13 Standorten ist die Komplexität der Planungsprozesse hoch. LHIND entwickelt gemeinsam mit dem Start-up Kipu Quantum mathematische Problemformulierungen und effiziente Quantenalgorithmen, die sowohl auf klassischen Computern als auch auf Quantenhardware getestet werden.

Im Teilprojekt „Taktische Planungsprozesse“ wird untersucht, welche Quantenalgorithmen bei der Flugroutenoptimierung und der kurzfristigen Zuordnung von Flugzeugen und Crews zu den jeweiligen Flugplänen und -routen Vorteile gegenüber klassischen Algorithmen bieten. Hierfür stellt Lufthansa als Unterauftragnehmer entsprechende Daten aus dem Flugbetrieb zur Verfügung.

LHIND ist bereits seit vielen Jahren daran interessiert, wie die Ergebnisse der Grundlagenforschung zur Quantentechnologie in den betrieblichen Alltag integriert werden können. Ein aktuelles Beispiel hierfür ist ein gemeinsames Projekt mit dem Institut für Quantenphysik (IQP) der Universität Hamburg, das letztes Jahr gestartet wurde. Ziel ist die Entwicklung von Quantenalgorithmen zur Optimierung der Abfertigung an Flughäfen, da klassische Computer beim sogenannten „Gate Assignment Problem“ aufgrund des hohen Rechenaufwands an ihre Grenzen stoßen.

Lufthansa Industry Solutions ist ein IT-Dienstleister, der Unternehmen bei der digitalen Transformation unterstützt. Das Unternehmen gehört zur Lufthansa-Gruppe und arbeitet mit über 300 Unternehmen aus verschiedenen Branchen zusammen. Hauptsitz des Unternehmens ist in Norderstedt, und es beschäftigt mehr als 2.600 Mitarbeitende an Standorten in Deutschland, Albanien, der Schweiz und den USA.

Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung von Lufthansa Industry Solutions/ Veröffentlicht am 21.01.2025