Cambridge Quantum Computing (CQC) hat in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luftund Raumfahrt (DLR) untersucht, wie Quantencomputer dazu beitragen können, bessere Simulationsmodelle für die Batterieentwicklung zu erstellen, um die zukünftige Energienutzung zu unterstützen.
Im Rahmen der Zusammenarbeit wird das DLR - das nationale Luftfahrt- und Weltraumforschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland - die Quantenalgorithmen von CQC zur Lösung von PDE-Systemen (Partial Differential Equation) verwenden, um eine 1D-Simulation einer Lithium-Ionen-Batteriezelle durchzuführen.
Dies bildet die Grundlage für die Untersuchung von Mehrskalensimulationen kompletter Batteriezellen mit Quantencomputern, die als praktikable Alternative für das Rendern vollständiger 3D-Modelle angesehen werden. Ein mehrskaliger Ansatz umfasst Informationen aus verschiedenen Systemebenen (z. B. atomistisch, molekular und makroskopisch), um eine Simulation übersichtlicher und realistischer zu gestalten und möglicherweise die Forschung und Entwicklung von Batterien für eine Vielzahl nachhaltiger Energielösungen zu beschleunigen.
Die Verbesserung von Batteriezellen spielt eine wichtige Rolle bei mobilen und tragbaren Anwendungen wie Smartphones, tragbaren elektronischen Geräten und Elektroautos sowie bei der dezentralen Solarspeicherung und Frequenzstabilisierung des Energienetzes. Die Batterieforschung könnte letztendlich auch die Abhängigkeit der Industrie von Lithium verringern - dem in kommerziellen Batterien verwendeten Aterium.
Das DLR hat zuvor die klassische Computermodellierung verwendet, um eine Reihe verschiedener Batterietypen zu untersuchen, darunter Lithium-Ionen- und Beyond-Lithium-Technologien.
Dies ist eine der frühesten Arbeiten, die partielle Differentialgleichungsmodelle für die Batteriesimulation und das kurzfristige Quantencomputing kombinieren. Unter Verwendung des Softwareentwicklungsframeworks von CQC für die Ausführung auf NISQ-Computern (Noisy Intermediate-Scale Quantum) wird das DLR seine Quantensimulationen auf einem IBM Q-Quantencomputer rendern.