广告

量子运算技术助力新一代电池研发

2021-06-23 15:11:06 George Leopold 阅读:
英国的量子运算算法开发业者Cambridge Quantum Computing,正与德国航天中心(German Aerospace Center)合作,研究量子机器如何能用以提升电池模拟的精确度..

量子计算(quantum computing)的庞大潜力正被运用于关键的能源储存问题──改善电池模拟模型以协助加速研发更安全、更具效率的能源储存方案,以及提供电动车和其他消费性应用的新电池材料。dNLednc

总部位于英国的量子计算算法开发业者Cambridge Quantum Computing,正与德国航天中心(German Aerospace Center)合作,研究量子机器如何能用以提升电池模拟的精确度;其量子算法是被应用在求解偏微分方程式(partial differential equations),以提供锂离子电池芯的一维(1D)初始模拟。dNLednc

一旦处理完成,机器学习框架将提供能在“嘈杂中等规模量子电脑”(Noisy Intermediate-Scale Quantum computers)上执行、渲染出完整3D电池模拟的基础;德国航天中心表示,该机构将在IBM的Q量子机器上执行量子模拟。dNLednc

Cambridge Quantum Computing的机器学习暨量子算法负责人Mattia Fiorentini表示:“我们想改善锂电池的性能,这意味着在能够储存多少能量之外,在安全性方面也没有妥协。”dNLednc

此研究也可望解决电池的耐用性以及供应链问题,例如降低被广泛应用于商用电池的锂材料之依赖,聚焦于像是锌(zinc)等矿藏丰富、高能量的材料。dNLednc

3D电池模拟模型也为新兴的量子计算平台──包括IBM的Q系统──提供了一个新应用案例;这类平台透过像是Cambridge Quantum Computing的机器学习算法获得增强。两者的结合将为高分辨率、多种规模的模拟模型奠定基础,包括整个电池芯的模拟。dNLednc

“硬体将会变得更好,”Fiorentini在接受访问时表示,除了求解与模拟模型有关的偏微分方程式,量子计算也能被用来在一台量子电脑上透过资讯编码,描述一套完整的系统:“这相当实用。”dNLednc

“与经典电脑相较,量子电脑确实能做更厉害的工作。我们与德国航天中心的合作,首先是要证明描述电池的数学问题可以被量子电脑解决;”Fiorentini对于可以实现目标很有信心,而他也表示:“我们希望取得的最大成果,实际上是尝试证明与运算流体力学领域类似的东西,找到电池的某个方面或是电池的特定设计…我们可以证明量子电脑具备优势。”dNLednc

也就是说,双方的合作是利用量子机器模拟整个电池系统,得出的模型将提供电池性能的详细资料,同时能被用以专注于研究电池设计的特定面向。dNLednc

Fiorentini解释,这将让研究人员得以“微调并改善电池的所有方面,”包括快速制作新材料的原型并评估其行为,这为加速评估像是可安全储存的能量密度、毒性、耐久性,以及电池行为等需要在较长时间范围内进行量测的电池性能特征带来了可能性。dNLednc

德国航天中心的研究人员过去曾使用经典电脑建模来研究一系列不同种类的电池,包括锂离子,以及锌薄膜(zinc thin-films)等锂以外的技术。dNLednc

该中心在与Cambridge Quantum Computing宣布合作案的声明稿中表示,此案也说明了量子计算与机器学习在解决现实世界关键领域问题如能量储存、电池安全性等方面的进展;“这是全球最早结合电池模拟偏微分方程式模型与近代量子计算的研究工作之一。”dNLednc

Fiorentini表示,双方的合作将有助于加速量子计算由理论性工具朝向运算平台的转型,为像是3D模拟建模等领域提供关键优势;他总结指出,随着量子计算持续演进:“我们需要投入长时间的努力。”dNLednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考链接:Modeling Battery Designs via Quantum Computers,by George Leopold;编译:Judith Cheng)dNLednc

责编:DemidNLednc

本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
George Leopold
EE Times特约编辑。自1986年以来,George Leopold一直在华盛顿特区撰写有关科学和技术的文章。除了EE Times,Leopold的作品还出现在《纽约时报》(New York Times),New Scientist和其他出版物上。 他住在弗吉尼亚州雷斯顿。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 商务部暂停天然砂对台湾地区出口,台积电难受了 据EDN电子技术设计了解,商务部网站8月3日早晨8点发布最新消息,表示将从即日起暂停天然砂对台湾地区出口。不少网友认为暂停天然砂对台湾地区的出口,此举将严重影响台湾的建筑业,实则影响不仅仅如此。台湾地区天然砂进口量的90%以上来自大陆,而台湾芯片占台湾2021年出口额的34.8%。网友称商务部暂停天然砂对台湾地区出口是捏到了台湾半导体制造业的七寸。
  • 华盛顿大学首创用人体热能为可穿戴电子设备供电 从健康和健身追踪器到虚拟现实设备,可穿戴电子产品已成为我们日常生活的一部分,但找到持续为这些设备供电的方法是一项挑战。华盛顿大学的研究人员开发了一种创新的解决方案:首创的柔性、可穿戴热电设备,可将体热转化为电能。
  • 深圳允许完全自动驾驶车辆上路,主驾无需坐人 据EDN电子技术设计引援央视财经报道,从8月1日开始,《深圳经济特区智能网联汽车管理条例》正式实施,智能网联汽车列入国家汽车产品目录或者深圳市智能网联汽车产品目录,这也让深圳成为了国内首个允许L3级别自动驾驶车辆合法上路的城市。
  • 理想ONE高速起火烧成光架,其1.2T三缸增程器曾被指隐藏 近期,网络平台上发布了一段理想ONE在行驶过程中,车辆出现起火的视频内容。现场拍摄的灭火后图片显示,该轿车过火后仅剩骨架,车辆前部增程器位置受损严重,车辆尾门已经在过火后从车身主体脱落。此前,曾有国内汽车媒体对一台行驶了10万公里的理想ONE的东安1.2T三缸增程发动机进行拆解,被指隐藏暗病。
  • 上海微系统所使用石墨烯纳米带研制出世界上最小尺寸的 非易失性相变随机存取存储器(PCRAM)被认为是大数据时代新兴海量存储的有希望的候选者之一。然而,相对较高的编程能量阻碍了 PCRAM 中功耗的进一步降低。利用石墨烯的窄边接触可以有效降低每个电池中相变材料的活性体积,从而实现低功耗运行。
  • 可解决工业自动化和IIoT挑战的MCU 工业自动化和工业物联网(IIoT)设计人员的性能要求不断变化。就MCU而言,他们希望获得更快的处理速度、更多的内存、更好的连接性和更多的安全功能。
  • 我国建成开通5G基站数达185.4万个 工信部近日透露,截至2022年6月底,中国5G基站数达到185.4万个,其中二季度新增基站近30万个,已建成全球规模最大、技术领先的网络基础设施,实现“县县通5G、村村通宽带”。。
  • 苹果发布2022财年第三财季业绩,营收829.59亿美元 Apple 今日公布了 2022 年第三财季的财务业绩。报告显示,苹果公司第三财季公布收入为 829.59亿美元,去年同期为 814 亿美元,同比增长2%;季度净利润为 194 .4亿美元,去年同期为217 亿美元,同比下降10.6%;其中,iPhone带来的营收406.7亿美元,同比增长3%。
  • 工程师开发出可以看到身体内部的贴纸 麻省理工学院的工程师设计了一种贴片,可以产生身体的超声图像。这种邮票大小的设备贴在皮肤上,可以提供 48 小时内脏器官的连续超声成像。
  • 美国参议院批准价值2460亿美元的芯片法案 美国参议院周三通过立法,以超过 750 亿美元支持国内半导体产业。GlobalFoundries、英特尔、三星代工厂、德州仪器、台积电和其他在美国建立半导体制造设施的公司或将受益。
  • 第三代半导体——碳化硅材料之制程与分析 SiC功率电子是加速电动车时代到来的主要动能。以SiC MOSFET取代目前的Si IGBT,不仅能使电力移转时的能源损耗降低80%以上,同时也可让芯片模块尺寸微缩至原本的1/10,达到延长电动车续航里程及缩短充电时间的功效。
  • 开源软件真的可靠吗? 乍看之下,采用开源软件似乎是个不错的办法,但归根究底,开源软件有几个特性可能会使其变得“邪恶”...
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了