IBM en Daimler verbeteren accuratesse van simulaties met qubits

Abonneer je gratis op Techzine!

Onderzoekers van IBM en autofabrikant Daimler hebben onlangs de accuratesse van chemische simulaties met behulp van quantum computers weten te verbeteren. Dit zonder meer qubits te genereren.

In hun onderzoek slaagden de onderzoekers van Big Blue en Daimler erin om meer accurate simulaties van chemische processen te genereren, zonder daarvoor meer door quantum computers gegenereerde qubits te gebruiken. De specialisten slaagden erin om meer informatie te stoppen in de wiskundige algoritmes die de simulaties uitvoerden. Hierdoor waren de uiteindelijke uitkomsten veel gedetailleerder.

Minder quantum rekenkracht nodig

Het meest opvallende bij deze ontwikkeling is dat ook minder rekenkracht van de quantum computers werd gebruikt. Om de beperkte kracht van de huidige quantum computers optimaal te benutten en de complexe berekeningen voor chemische moleculen mogelijk te maken, hebben de onderzoekers de zogenoemde ‘Hamiltonian’ wiskundige functie aangepast. Deze functie vertegenwoordigt de ruimtelijke functies, ‘orbitals’, van de moleculen. Hoe groter het deeltje is, hoe groter de orbitals. Dit leidt vervolgens weer tot meer benodigde qubits.

‘Transcorrelated Hamiltonians’

Omdat de huidige quantum computing hardware nog niet in staat is om voldoende orbitals te simuleren gelijk aan het echte aantal elektronen in complexe moleculen, moesten de onderzoekers een list vinden. Hiervoor ontwikkelden ze zogenoemde ‘transcorrelated’ Hamiltonians die extra informatie bevatten over het gedrag van elektronen in een bepaald molecuul. Hierdoor konden dus uiteindelijk toch de simulaties worden uitgevoerd, zonder dat er extra quantum computingcapaciteit nodig was.

Batterijen elektrische auto’s

Het onderzoek van IBM en Daimler richtte zich vooral op chemische processen die nodig zijn om de capaciteit van batterijen voor elektrische auto’s nog verder te optimaliseren. De autofabrikant wil de huidige op lithium-ion gebaseerde batterijen vervangen door op lithium-zwavel gebaseerde exemplaren. Deze laatste soort batterijen zijn niet giftig en eenvoudig beschikbaar en dus beter voor het milieu. Ook vergroot deze laatste chemische samenstelling de capaciteit van de batterijen en versnelt de laadtijd.