На 25 декември беше публикувано ново предпечатно проучване от група квантови изследователи във Ford. Те успешно моделираха ключови материали за батерии на електрически превозни средства (EV), използвайки квантов компютър. Това изследване предлага мощно решение за откриване и тестване на нови материали с компютри , демонстрирайки как такива машини биха могли да бъдат използвани за точно симулиране на сложни химични реакции в бъдеще.
Не е тайна, че производителите на електрически превозни средства търсят по-добри алтернативи на лития, поради предизвикателствата и рисковете, които този елемент представлява при производството на батерии за електрически превозни средства . Следователно, Ford е създал нова инвестиция за разработване на нови материали, използващи квантови компютри, с цел да може да се откаже от литиево-йонните батерии в не толкова далечно бъдеще . Те очакват намирането на по-добри материали, които да доведат до по-мощни, по-дълготрайни и дори по-бързо зареждащи се батерии.
Форд използва квантов компютър, за да търси алтернативи на лития.
Разработването на материали с помощта на компютри предлага значителни предимства, като основното е, че изследователите не е необходимо физически да извършват всички възможни експерименти, което отнема много време . Вместо това е възможно да се ускори изследователският процес с инструменти като изкуствен интелект и машинно обучение, за да се открият и разработят нови материали.
Въпреки това, квантовите изчисления набират популярност в този тип изследвания, тъй като имат потенциала да ускорят още повече това откритие . Тъй като квантовите изчисления се различават от класическите изчисления и се основават на използването на кюбити, комбинация от специални единици и нули, те са способни да изучават физическите граници на обработката на информация и водят до ефективен, бърз и надежден напредък в много области на науката и индустрията.
По този начин, в случая с електрическите превозни средства, това предлага възможността за намиране на по-добри материали за задвижване на по-мощни и по-способни батерии . Ето защо група квантови експерти, работещи във Ford, решиха да разработят ново предпечатно проучване, с което моделираха нови и ключови материали за батерии за електрически превозни средства (EV), използвайки квантов компютър.
„Вместо обикновени битове, квантовите компютри използват кюбитове, които могат да бъдат нула, едно или и двете едновременно. Кюбитовете могат да бъдат заплитани, завъртани и манипулирани по други необичайни квантови начини, за да носят повече информация. Това им дава силата да решават проблеми, които са неразрешими с традиционните компютри.“
Марва Х. Фараг, един от авторите на изследването, ръководено от Форд.
За да постигнат това, изследователите от Форд трябваше да разделят процеса на много отделни изчисления, които по същество се състоеха от : един набор за всички съответни свойства на всяка отделна молекула, друг за откриване как тези свойства се влияят дори от най-малките промени в околната среда и още един за всички възможни начини, по които две молекули могат да взаимодействат помежду си. Освен това, разбирането как се свързват две водородни молекули изисква задълбочени изчисления.
Въпреки че резултатите не разкриват нищо ново за литиево-йонните батерии, те демонстрират как квантовите компютри могат да бъдат използвани за точно симулиране дори на най-сложните химични реакции в бъдеще. Тъй като обаче те все още не са достатъчно надеждни, за да бъдат търговски жизнеспособни, изследователите имат отговорност да се научат как да ги използват по-ефективно , като се има предвид, че те работят по различен начин от традиционните компютри.
Именно това е целта на изследването на Ford . Известният автомобилен производител се е фокусирал върху производството на батерии, които са по-безопасни, по-лесни за рециклиране и по-енергийно плътни. За да се постигне това, те трябва да разберат химичните свойства на новите материали (като електрохимична стабилност, механизми на зареждане и разреждане и др.) и какъв по-добър начин да се направи това от използването на силата на квантовите изчисления?
Квантови изследователи от Ford изчислиха енергията в основно състояние на LiCoO2, материал, който потенциално би могъл да се използва в литиево-йонни батерии. Те направиха това, използвайки алгоритъм, наречен Variational Quantum Eigensolver (VQE), за да симулират газово-фазните модели на Li2Co2O4 и Co2O4.
В резултат на това експертите стигнаха до заключението, че квантово-базираната изчислителна химия, подкрепена от различни видове квантови компютри, които скоро ще станат достъпни, ще бъде от решаващо значение, тъй като ще играе жизненоважна роля в получаването на потенциални материали за оптимизиране на производителността и здравината на батериите за електрически превозни средства (EV) . Това разкрива опита на Ford да се позиционира като по-доминиращ производител на електрически превозни средства в световен мащаб.
Ford не е единственият, който обмисля използването на квантова технология, за да постигне напредък в химията на батериите. IBM също работи с Mercedes и Mitsubishi по използването на квантови компютри за преоткриване на батериите за електрически превозни средства.
Защо никой не иска литий? Истината зад един от най-замърсяващите минерали в света
Не е тайна, че производителите на електрически автомобили са нетърпеливи да премахнат лития от зависимостта си от него. Докато напредъкът в литиевите батерии за електрически превозни средства продължава с неотслабваща сила, тяхното въздействие върху околната среда също излиза извън контрол . Въпреки че няколко експерти са предложили различни решения за минимизиране на сериозното замърсяване, произтичащо от производствения процес, все още нищо не е доказало своята ефективност в реалното намаляване на глобалните въглеродни емисии.
В момента литият се счита за един от най-замърсяващите и вредни минерали в световен мащаб . Употребата му изисква добив, който включва сондиране в солени равнини, за да се получи солена вода, негодна за консумация. Този процес води до изместване на сладка вода в солените равнини и това е именно водата, използвана за напояване и консумация от човека , която в крайна сметка се засолява и нарушава хидрогеоложкото равновесие.
Следователно, едно от основните последици от добива на литий е загубата на биоразнообразие в района, където се извършва, което може да увеличи броя на застрашените животински видове в световен мащаб . Друго последствие е водният стрес, който възниква, когато търсенето на вода надвишава наличното количество поради ограничено използване, причинено от лошо качество на водата.
Поради всички тези и други причини, производителите на електрически автомобили са се наложили да проучат алтернативи, които да им позволят да се справят без литиево-йонните батерии , които в момента са от съществено значение за работата на електрическите превозни средства. Освен замърсяването, сериозният недостиг на този минерал ги е мотивирал да намерят нови решения за справяне с този дефицит , който възпрепятства способността им да задоволяват голямото търсене.
