IonQ 和現代汽車公司合作開發了獨特的變分量子本征求解器 (VQE) 方法，用于研究鋰化合物和電池化學中的化學相互作用。VQE 是一種優化算法，可識別將解決特定優化問題的一組值。VQE 使用變分原理來計算哈密頓量的基態能量。由于計算的限制，傳統的計算方法的準確性受到限制。
該合作伙伴關系旨在創建一個可以在量子計算機上運行的電池化學模型，以復制氧化鋰的結構和能量，以期優化鋰電池的性能、成本和安全性。許多工程進步將在下一代車輛中進行測試。

作為研究的結果，電動汽車可能會變得更容易被客戶使用。
IonQ 總裁兼首席執行官 Peter Chapman 在接受 EE Times 采訪時表示，電池是 EV 開發中最困難的部分，占到 EV 總生產成本的一半，這就是為什么它們仍然比同類內燃機成本更高的原因車輛。” 更便宜的電池將降低成本，接近內燃機汽車的成本，從而在汽車行業更快、更深入地采用。改進的電池也將使電動汽車更具吸引力。客戶給出的許多未準備好進行轉換的最常見原因——范圍有限、充電緩慢和電池壽命有限——可以通過電池升級來解決。

彼得查普曼

電動汽車的特點

ICE（內燃機）和電動汽車之間的根本區別確實在于電池，因此，它的充電機制（電流與汽油/汽油）。與使用內燃機和電池組來啟動和提供車載服務的典型汽車不同，電動汽車使用電動機、高壓、高容量電池組和一系列動力總成技術。
新型電動汽車比傳統內燃機汽車排放更少的污染。然而，為了使它們真正具有可持續性，必須減少動力和電池制造對環境的影響。為減少電動汽車對環境的影響，未來將需要采用可替代鈷的高效材料的新一代電池。

電動汽車的續航里程和可靠性，以及日益增長的吸引力，將取決于新電池。
“因為兩者都是由量子力學控制的系統，所以量子計算機非常適合模擬分子行為。模擬電池中涉及的主要化學物質可能有助于預測化學反應的結果，并可能產生新形式的源材料，從而為未來的電池開發節省時間、金錢和精力。”查普曼說。

量子技術

將錯誤率保持在盡可能低的水平是開發量子計算機中最困難的問題之一。在創建量子位的幾種方法中，IonQ 的捕獲離子具有最低的錯誤率和最多的量子位之間的連接。IonQ 的量子處理器由 3D 空間中的這些原子提供燃料，并由激光束調節以實現基本的穩定性。

據業內人士稱，評估量子處理器的能力和功能的最重要的基準是量子比特計數。然而，當量子比特的數量增加時，需要更精確和可靠的統計數據。事實上，更少的高質量量子位通常比許多低質量的量子位執行得更多，尤其是在錯誤率降低的情況下。

圖 1： IonQ離子阱裝置

固態系統中的每個量子比特都是獨一無二的，非常嘈雜，并且在計算過程中必須幾乎完全隔離。這是固態技術的一個缺點，因為根據定義，固態不是孤立的。IonQ 采用激光冷卻方法來保持原子穩定。如果適當地調整激光，這個過程可以使原子處于靜止狀態。需要注意的是，此過程不需要冷藏或精密設備。所需要的只是一束激光。

“我們以幾種不同的方式利用激光來發揮我們的優勢。除了允許我們的系統在室溫下運行之外，激光還使我們能夠定制我們的系統并將架構更改為客戶真正需要的。我們的激光控制軟件具有延展性，可以打開和關閉；你不能打開和關閉物理金屬線，它就在那里，”查普曼說。

今天宣布的合作伙伴關系是現代 2025 戰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全球可持續發展目標方面發揮著至關重要的作用，該聯盟代表著在應對氣候變化威脅方面向前邁出了重要一步。

與今天的吸熱發動機相比，電動汽車是一種更環保的替代品，眾所周知，吸熱發動機將在未來幾年內逐步淘汰。為了完全可持續，道路交通必須電氣化并輔以適當的措施。這涉及投資可再生能源解決方案以加快能源轉型，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，這會對環境和人權產生嚴重影響。

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域之一，量子計算不僅可以在汽車領域，而且可以在整個電網中發揮作用。IonQ 的計算機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，可以模擬越來越復雜的分子和反應。我們從氧化鋰開始，但在未來，我們可能會將目光擴展到固態電池、更好的太陽能電池形式的能源生產等等。除了化學，我們還可能將量子應用于自動駕駛、充電網絡分布、物流、路由等問題，”查普曼總結道。

審核編輯 黃昊宇