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PsiQuantum和梅賽德斯-奔馳利用容錯(cuò)量子計(jì)算加速電池設(shè)計(jì)
時(shí)間:2022-04-19 09:12來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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據(jù)外媒報(bào)道，PsiQuantum公司與梅賽德斯-奔馳研發(fā)部的研究人員在《物理評(píng)論研究》（Physical Review Research）雜志上發(fā)表了一篇論文，描述如何通過容錯(cuò)量子計(jì)算加速電池設(shè)計(jì)，包括鋰離子電池。
（圖片來源：PsiQuantum）
在充放電過程中，鋰離子電池通過電解質(zhì)在兩個(gè)電極間傳輸電荷。具有改良特性的新電解質(zhì)，將對(duì)電池的各種性能產(chǎn)生明顯的影響，如能量密度、充電速度、電池壽命、里程、成本和安全性。
目前，開發(fā)新的鋰離子電池，需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，并會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤。基本上來說，通過模擬和驗(yàn)證硅（silico）中的新化學(xué)成分，可以大大加快緩慢而昂貴的研發(fā)過程。這是目前空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等應(yīng)用領(lǐng)域的常規(guī)做法。然而，傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)很難模擬所討論分子和反應(yīng)中至關(guān)重要的量子行為。通過量子計(jì)算機(jī)，有望解決這一局限性。
PsiQuantum的團(tuán)隊(duì)探討量子算法，以模擬普通電解質(zhì)添加劑氟代碳酸乙烯酯的效果，氟乙烯碳酸酯是迄今為止被認(rèn)為是用于量子計(jì)算的最大分子之一。通過分析這些電解質(zhì)模擬，揭示新的優(yōu)化方法。這只有在容錯(cuò)量子計(jì)算規(guī)模上才清晰可見。這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是減少模擬所需的資源，并找到利用PsiQuantum融合基量子計(jì)算（FBQC）架構(gòu)的方法。
研究人員還展示了一種特有光子量子計(jì)算方法的效用。這種方法名為交錯(cuò)（interleaving），可以權(quán)衡量子計(jì)算機(jī)的時(shí)間和內(nèi)存資源，提供空間與時(shí)間的線性權(quán)衡，或?qū)槲磥韺?shí)現(xiàn)這些類型的模擬指明方向。
在這篇論文中，PsiQuantum團(tuán)隊(duì)評(píng)估了如何在容錯(cuò)硬件中實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化量子算法中的現(xiàn)有理念。對(duì)于了解算法運(yùn)行難度而言，這是關(guān)鍵而困難的一步。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，通過這些方法，能夠在數(shù)小時(shí)內(nèi)模擬原本不可能的電解質(zhì)相互作用。
PsiQuantum的研究全面分析對(duì)不同候選分子執(zhí)行該算法所需的資源和成本，包括如何在PsiQuantum正在構(gòu)建的容錯(cuò)量子架構(gòu)上編制和運(yùn)行該算法的細(xì)節(jié)。盡管如此，進(jìn)行此類模擬所需的邏輯量子比特?cái)?shù)量在數(shù)千或數(shù)萬之間，所以短期內(nèi)無法得出解決方案。但這確實(shí)為PsiQuantum硬件團(tuán)隊(duì)設(shè)定了一些目標(biāo)，即需要構(gòu)建多大的處理器，才能具有解決這類問題的能力。
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