Ученые двух компаний использовали квантовый компьютер для исследования природы молекул лития.
IBM в ходе Международной выставки потребительской электроники CES2020 в Лас-Вегасе объявила о партнерстве с концерном Daimler. Цель этого партнерства — квантовый прорыв в области создания новых аккумуляторов для автомобилей.
У электрокаров, как отмечает IBM, есть один существенный недостаток: заряд и скорость зарядки их батарей. На замену им должны прийти литий-серные (Li-S) батареи — более мощные, дешевые и безопасные по сравнению с литиевыми.
Квантовая химия
В своем исследовании IBM и Daimler симулировали основное состояние (ground state) и дипольный момент молекул, используемых в литий-серной батарее: гидрид лития (LiH), cероводород (H2S), гидросульфида лития (LiSH) и сульфида лития (Li2S). Вычисления совершались c использованием четырех кубитов квантового компьютера IBM Q Valencia.
Исследователи Daimler считают, что квантовые компьютеры способны с высокой точностью симулировать и вычислять поведение молекул в литий-серных батареях. Цель молекулярной симуляции — найти основное квантовое состояние элемента, его наиболее стабильную конфигурацию.
Эта задача непосильна для современных суперкомпьютеров, которые умеют симулировать поведение простых молекул, но пасуют перед более сложными: к примеру, вычисление полной конфигурации взаимодействия (full сonfiguration interaction) молекулы пентацена на обычном компьютере занимает до 9 дней. Кроме того, полученный результат может быть неточным. Квантовый компьютер призван решить эту проблему.
Кубиты сами по себе работают по законам квантовой механики, как и молекулы, поведение которых исследователи хотят симулировать. Как отмечают эксперты IBM, со временем квантовые компьютеры существенно ускорят процесс симуляции молекул путем точного определения параметров, объясняющих их поведение.
Коммерческий успех
Партнерство IBM и Daimler уже называют первым коммерческим применением квантового компьютера. Это означает, что достижение квантового превосходства (момента, когда квантовые компьютеры предложат то, чего не умеют делать обычные) теперь не является решающим фактором: факт сотрудничества двух компаний доказывает, что квантовые вычисления выгодны уже сегодня.
Компания IBM разрабатывает экосистему Q Network, участники которой получают доступ к новейшим разработкам и исследованиям в области квантовых вычислений. К сети присоединись такие гиганты как Samsung, Honda, JP Morgan Chase и другие известные компании. Эксперты считают, что у IBM есть хорошие шансы стать первыми в новой индустрии.
В «квантовую гонку» инвестируют многие страны, в том числе и Россия. Среди российских компаний, конкурирующих за право быть первыми в квантовых технологиях, выделяется «Газпромбанк», финансирующий разработку перспективных технологий в Российском квантовом центре (РКЦ).
По мнению зампреда банка Дмитрия Зауэрса, также входящего в состав попечительского совета РКЦ, у России есть перспективы обогнать другие страны в части применения квантовых алгоритмов и разработке ПО. В частности, он считает, что банки смогут обеспечить квантовую защиту удалённых устройств, таких как банкоматы, уже через два-три года.