Quantencomputing in der Batterieforschung

  • 11. June 2018

Quantenrechner sollen chemischen Aufbau effizienter Batterien simulieren.

VW-Experten ist es erstmals gelungen, die chemische Struktur von industrie­­relevanten Molekülen auf einem Quanten­­computer zu simulieren. Das ist unter anderem für die Entwicklung leistungs­starker E-Fahrzeug-Batterien relevant. So haben die Experten erfolgreich Moleküle wie Lithium-Wasser­stoff und Kohlen­stoff­­ketten abgebildet und gehen nun komplexere chemische Verbin­dungen an. Lang­fristig wollen sie den chemischen Aufbau einer kompletten E-Fahrzeug-Batterie auf einem Quanten­computer simu­lieren können. Ihr Ziel ist eine „Batterie nach Maß“: ein konfi­gu­rierbarer chemischer Bauplan direkt für die Fertigung. VW stellt diese Forschungs­­arbeit rund um Quanten­computing auf der Technologie­­messe Cebit vor.

Abb.: VW-Experten wollen die Batteriechemie von Fahrzeugbatterien auf einem Quantencomputer simulieren. (Bild: Volkswagen)

Abb.: VW-Experten wollen die Batteriechemie von Fahrzeugbatterien auf einem Quantencomputer simulieren. (Bild: Volkswagen)

Martin Hofmann, IT-Chef des Volkswagen-Konzerns, sagt: „Wir konzen­­trieren uns darauf, die Moder­ni­sierung der IT-Systeme im gesamten Unter­nehmen voran­zu­treiben. Ziel ist es, Arbeits­­prozesse noch weiter zu digita­li­sieren – sie einfacher, sicherer und effizienter zu machen und neue Geschäfts­­modelle zu unter­stützen. Wir verbinden unsere Kern­­aufgabe deshalb auch mit der konkreten Einführung wichtiger Schlüssel­­techno­logien für Volkswagen. Dazu zählen das Internet der Dinge, künst­liche Intell­igenz ebenso wie Quanten­­computing.“

Die Entwickler haben mit neu entwickelten Algo­rithmen die Grundlage geschaffen, um die chemische Struktur leistungs­­starker E-Fahrzeug-Batterien auf einem Quanten­computer zu simulieren und zu optimieren. Das lang­­fristige Ziel: Ein solcher Quanten-Algorithmus könnte die chemische Zusammen­­setzung einer Batterie nach völlig unter­­schied­lichen Konfi­gu­rationen simulieren (Gewichts­­reduzierung, maximale Leistungs­­dichte, Elemente-Zusammen­­setzung, etc.) und daraus direkt den Bauplan für die Fertigung ableiten. Das könnte die bisher zeit- und ressourcen­aufwendige Batterie­­entwicklung deutlich beschleu­­nigen.

Florian Neukart, Principal Scientist im CODE Lab von Volkswagen in San Francisco sagt: „Wir arbeiten mit Hochdruck daran, das Potenzial von Quanten­computern für Volkswagen zu erschließen. Die Simulation elektro­chemischer Materialien ist dabei ein wichtiges Projekt. Hier leisten wir echte Pionier­arbeit. Wir sind überzeugt: Kommerziell verfügbare Quanten­computer eröffnen bislang ungeahnte Möglich­keiten. Wir wollen das dafür notwendige Spezial­wissen schon heute erwerben.“ An diesem Projekt zur Simulation elek­tro­­­chemischer Materialien arbeiten IT und Konzern­­forschung von Volkswagen gemeinsam. Die Volks­wagen-Experten haben bereits erfolgreich wichtige Moleküle, darunter Lithium-Wasser­­stoff und Kohlen­stoff­­ketten, auf einem Quanten­computer simuliert. Nun gehen sie komplexere chemische Verbin­dungen an. Die Experten sehen sich hier aber noch am Anfang ihrer Entwick­lungs­­arbeit.

Hochspezia­lisierte IT-Experten von VW, darunter Data Scientists, Computer-Lingu­isten und Software-Ingenieure, arbeiten in den IT-Labs in San Francisco und München daran, das Potenzial von Quanten­­computern für unter­­nehme­risch sinnvolle Anwendungs­­bereiche zu erschließen. Hierbei geht es vor allem um die Program­­mierung von Algo­rithmen auf Quanten­­­rechnern. Diese folgt anderen Gesetz­­mäßig­keiten als bei herkömm­­lichen Computern. Der VW-Konzern kooperiert beim Thema Quanten­­computing mit den Techno­logie­­­partnern Google und D-Wave, die den Experten Zugriff auf ihre Systeme geben.

VW / OD / JOL

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