（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

20世紀(jì)90年代，鋰離子電池作為綠色高能電池類型進(jìn)入大眾視野。其中，電解質(zhì)是鋰離子電池的重要組成部分，不僅在正負(fù)極輸送和傳導(dǎo)電流，而且很大程度上決定了電池的工作機(jī)制，影響電池的能量、安全性能、倍率充放電性能、循環(huán)壽命和生產(chǎn)成本等。因此，通過改進(jìn)和創(chuàng)新電解質(zhì)材料，將對鋰離子電池性能的各個方面產(chǎn)生重大影響。

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然而，研發(fā)新型鋰離子電池需要進(jìn)行大量的試驗，并存在很高的錯誤率。原則上，這種緩慢而高成本的研發(fā)過程可以通過在計算機(jī)上模擬和驗證新的化學(xué)物質(zhì)來提速。但即使是超級計算機(jī)也難以模擬分子反應(yīng)的關(guān)鍵量子行為，現(xiàn)在，量子計算有望克服這一挑戰(zhàn)。

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近日，光量子計算企業(yè)PsiQuantum發(fā)布了一項研究突破：在容錯量子計算上模擬鋰離子電池（LiB）中的電解質(zhì)分子反應(yīng)，推進(jìn)汽車制造在下一代電池設(shè)計中尋求突破。

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PsiQuantum聯(lián)合梅賽德斯-奔馳研發(fā)部共同開展了該項研究。其研究成果“量子化學(xué)模擬的容錯資源估計：鋰離子電池電解質(zhì)分子的案例研究”已發(fā)表于《Physical Review Research》（物理評論研究）雜志上，系統(tǒng)地闡述了容錯光量子計算如何加速電池設(shè)計，特別是鋰離子電池設(shè)計。

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PsiQuantum的團(tuán)隊研究了用于模擬常見電解質(zhì)添加劑氟代碳酸乙烯酯效果的量子算法。通過在規(guī)?；娜蒎e量子計算上對這些電解質(zhì)模擬分析，展示了新的優(yōu)化成果——降低應(yīng)用程序的資源消耗、更易于管理。他們還展示了一種特定于光量子計算的實用方法，稱為“交錯”（interleaving），該方法可以交換量子計算機(jī)內(nèi)光量子的存儲時間。由此，標(biāo)志著量子計算在進(jìn)行高效化學(xué)模擬方面取得重大進(jìn)展。

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PsiQuantum首席科學(xué)官Pete Shadbolt說：“電池優(yōu)化對于社會從化石燃料向可持續(xù)的交通能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。基于在容錯量子計算方面的突破，PsiQuantum已經(jīng)能夠通過當(dāng)前的量子優(yōu)化來增強(qiáng)電池的設(shè)計。隨著越來越多的客戶意識到運行有用的量子算法需要糾錯，PsiQuantum能夠為客戶提供容錯編程應(yīng)用和咨詢服務(wù)?！?/p>

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在該論文中，PsiQuantum團(tuán)隊評估了運行量子算法的關(guān)鍵難題：如何在硬件上容錯和優(yōu)化現(xiàn)有量子算法。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在容錯光量子計算機(jī)上運行時，該算法能夠?qū)崿F(xiàn)在數(shù)小時內(nèi)、模擬極具挑戰(zhàn)性的電解質(zhì)相互作用反應(yīng)。PsiQuantum的研究全面分析了使用該算法模擬各種候選分子所需的資源和成本，同時他們還詳述了如何在PsiQuantum正在構(gòu)建的容錯量子架構(gòu)上編譯和運行該算法。

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關(guān)于PsiQuantum

基于在硅光子學(xué)和容錯量子架構(gòu)的突破，PsiQuantum正在構(gòu)建第一臺通用規(guī)模的光量子計算機(jī)，以解決世界上一些最重要的挑戰(zhàn)，致力于推動氣候、醫(yī)療保健、金融、能源、農(nóng)業(yè)、交通、通信等領(lǐng)域的進(jìn)步。

原文鏈接：

https://psiquantum.com/news/psiquantum-breakthrough-paves-way-to-dramatic-acceleration-in-ev-battery-design

文：PsiQuantum
編譯：李每編輯：慕一
注：本文編譯自“?PsiQuantum”，不代表量子前哨觀點。