下一代電池將使電動汽車受益

　　IonQ 和現(xiàn)代汽車公司聯(lián)手開發(fā)了新型變分量子本征求解器 （VQE） 技術(shù)，用于研究鋰化合物和電池化學(xué)中的化學(xué)相互作用。VQE 是一種優(yōu)化算法，它找到將解決給定優(yōu)化任務(wù)的一組值。VQE 采用變分原理來計算哈密頓量的基態(tài)能量。由于計算機(jī)的限制，傳統(tǒng)的計算技術(shù)的準(zhǔn)確性受到限制。

　　此次合作旨在開發(fā)一種可在量子計算機(jī)上運(yùn)行的電池化學(xué)模型，以重建氧化鋰的結(jié)構(gòu)和能量，以提高鋰電池的性能、成本和安全性。許多技術(shù)進(jìn)步將在下一代汽車中得到檢驗。

　　作為研究的結(jié)果，電動汽車可能更容易被客戶使用。

　　IonQ 總裁兼首席執(zhí)行官 Peter Chapman 在接受 EE Times 采訪時表示，電池是 EV 開發(fā)中最困難的組成部分，占 EV 整個生產(chǎn)成本的一半，這就是為什么它們?nèi)匀槐韧葍?nèi)燃機(jī)更昂貴的原因汽車?！拜^低的電池價格將使它們更接近內(nèi)燃機(jī)汽車的價格，從而在汽車領(lǐng)域更快、更深入地采用?！?改進(jìn)的電池也會使電動汽車更具吸引力?？蛻籼岢龅脑S多未準(zhǔn)備好進(jìn)行轉(zhuǎn)換的最常見原因——范圍有限、充電緩慢和電池壽命短——可以通過電池更新來解決。

　　電動汽車的特點

　　電池及其充電過程（電流與汽油/汽油）是 ICE 和 EV 之間的主要區(qū)別。與傳統(tǒng)汽車相比，電動汽車采用電??動機(jī)、高壓、大容量電池組和各種動力總成技術(shù)來啟動和提供車載服務(wù)。

　　與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，新型電動汽車產(chǎn)生的污染更少。然而，為了使它們真正具有可持續(xù)性，必須減少動力和電池制造對環(huán)境的影響。未來將需要使用可替代鈷的高效材料的新一代電池來減少電動汽車對環(huán)境的影響。

　　新電池將決定電動汽車的續(xù)航里程和可靠性，以及它的日益普及。

　　“因為它們都是量子力學(xué)系統(tǒng)，所以量子計算機(jī)非常適合模仿分子行為。電池中使用的主要化學(xué)物質(zhì)的模擬可能有助于預(yù)測化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，并可能產(chǎn)生新形式的原材料，從而在未來的電池開發(fā)中節(jié)省時間、金錢和精力。

　　量子技術(shù)

　　開發(fā)量子計算機(jī)最具挑戰(zhàn)性的方面之一是盡可能降低錯誤率。在制造量子比特的幾種方法中，IonQ 捕獲的離子具有最低的錯誤率和最多的量子比特之間的連接數(shù)。為了提供必要的穩(wěn)定性，IonQ 的量子處理器由 3D 空間中的這些原子提供動力，并由激光束控制。

　　根據(jù)業(yè)界的說法，量子位計數(shù)是評估量子處理器的能力和實用性的最重要指標(biāo)。然而，當(dāng)量子比特的數(shù)量增加時，需要更準(zhǔn)確和可信的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。事實上，更少的高質(zhì)量量子比特通?？梢詣龠^許多低質(zhì)量的量子比特，尤其是在錯誤率很低的情況下。

　　在固態(tài)系統(tǒng)中，每個量子位都是獨一無二的，噪聲極大，并且在計算過程中必須幾乎完全隔離。這是固態(tài)技術(shù)的一個缺點，因為根據(jù)定義，固態(tài)不是孤立的。為了保持原子穩(wěn)定，IonQ 使用激光冷卻。如果激光被正確校準(zhǔn)，這種方法可以使原子處于靜止?fàn)顟B(tài)。應(yīng)該注意的是，這個過程不需要冷藏或復(fù)雜的設(shè)備；所需要的只是一束激光。

　　“我們正在以多種方式使用激光?！?除了允許我們的系統(tǒng)在室溫下運(yùn)行之外，激光還允許我們根據(jù)客戶的需要調(diào)整和更改設(shè)計。我們的激光控制軟件具有延展性，可以打開和關(guān)閉；你不能打開和關(guān)閉物理金屬線，它就在那里，”查普曼說。

　　今天宣布的合作伙伴關(guān)系是現(xiàn)代 2025 戰(zhàn)略雄心的重要組成部分，其中包括每年銷售 560，000 輛電動汽車，并向消費(fèi)者推出超過 12 款純電動汽車 （BEV） 車型。此外，由于電動汽車在實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，該聯(lián)盟代表著在應(yīng)對 氣候變化威脅方面向前邁出了重要一步。

　　與今天的吸熱發(fā)動機(jī)相比，電動汽車是一種更環(huán)保的替代品，眾所周知，吸熱發(fā)動機(jī)將在未來幾年內(nèi)逐步淘汰。為了完全可持續(xù)，道路交通必須電氣化并輔以適當(dāng)?shù)拇胧?。這涉及投資可再生能源解決方案以加快能源轉(zhuǎn)型，并確保汽車能夠長時間使用以抵消制造過程中所需的額外能源。

　　與許多其他電池一樣，為大多數(shù)電動汽車提供動力的鋰離子電池以鈷、鋰和稀土元素等原材料為基礎(chǔ)，這會對環(huán)境和人權(quán)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

　　IonQ 堅信它可以通過 量子計算解決許多氣候變化問題。電池效率是最有前途的新興領(lǐng)域之一，量子計算不僅可以在汽車領(lǐng)域，而且可以在整個電網(wǎng)中發(fā)揮作用。IonQ 的計算機(jī)以前曾被用于演示用于模擬大分子的端到端管道，例如化肥生產(chǎn)中的大分子。

　　“隨著我們的硬件和算法成熟，可以模擬越來越復(fù)雜的分子和反應(yīng)。我們從氧化鋰開始，但在未來，我們可能會將目光擴(kuò)展到固態(tài)電池、更好的太陽能電池形式的能源生產(chǎn)等等。除了化學(xué)，我們還可能將量子應(yīng)用于自動駕駛、充電網(wǎng)絡(luò)分布、物流、路由等問題，”查普曼總結(jié)道。

　　審核編輯：郭婷