Mithilfe eines Quantencomputers simulieren Wissenschaftler des DLR das quantenchemische Zusammenspiel neuartiger Materialien und Elektrodenstrukturen. Die Ergebnisse sollen zum gezielten Bau leistungsfähigerer Batterien und Brennstoffzellen führen. Bild: IBM

Mithilfe eines Quantencomputers simulieren Wissenschaftler des DLR das quantenchemische Zusammenspiel neuartiger Materialien und Elektrodenstrukturen. Die Ergebnisse sollen zum gezielten Bau leistungsfähigerer Batterien und Brennstoffzellen führen.
(Bild: IBM)

| von Martin Large

Im Rahmen des Projekts Quest (Quantencomputer Materialdesign für elektrochemische Energiespeicher und -wandler mit innovativen Simulationstechniken) forschen die Wissenschaftler des DLR und des Helmholtz-Instituts Ulm (HIU) an neuen Materialien für leistungsfähigere Batterien und Brennstoffzellen. Dafür nutzen sie nun den IBM-Quantencomputer der Fraunhofer-Gesellschaft. Mit diesem simulieren sie elektrochemische Vorgänge im Innern der Energiespeicher auf Basis quantenphysikalischer Berechnungen. Mit den Simulationsergebnissen können die eingesetzten Materialien dann real so gestaltet werden, dass Leistung und Energiedichte von Batterien und Brennstoffzellen deutlich steigen, hoffen die Wissenschaftler.

Quantencomputer – Einsatzmöglichkeiten und Marktpotenziale

In dieser Studie erläutert die Fraunhofer-Allianz ‚Big Data und Künstliche Intelligenz‘, wie Quantencomputer die Verfahren des Maschinellen Lernens beschleunigen können und welche Potenziale ihr Einsatz hat.

Quest-Projekt entwickelten Quanten-Algorithmen

„Mit einem Quantencomputer können wir die quantenchemischen Vorgänge an den Elektroden von Batterien und Brennstoffzellen ideal abbilden“, erklärt Dr. Sabine Wölk vom DLR-Institut für Quantentechnologien. „Wir forschen daran, wie sich unser Quantencomputer hierfür am besten programmieren lässt.“ Die im Quest-Projekt entwickelten Quanten-Algorithmen sind zudem ein Ausgangspunkt für eine künftige Quanten-Software. Deren grundlegende Algorithmen und Lösungsschritte wären auf andere quantenphysikalische Fragestellungen übertragbar. Die Erkenntnisse aus der Simulation von Energiespeichern als quantenmechanische Vielteilchensysteme sollen sich auch in weiteren Forschungsbereichen anwenden lassen, beispielsweise in der Medizin oder der chemischen Industrie.

(dw)

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