論文の概要: Simulating key properties of lithium-ion batteries with a fault-tolerant
quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.11890v2
- Date: Mon, 6 Feb 2023 18:37:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 17:32:05.009475
- Title: Simulating key properties of lithium-ion batteries with a fault-tolerant
quantum computer
- Title（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピュータによるリチウムイオン電池の鍵特性のシミュレーション
- Authors: Alain Delgado, Pablo A. M. Casares, Roberto dos Reis, Modjtaba
Shokrian Zini, Roberto Campos, Norge Cruz-Hern\'andez, Arne-Christian Voigt,
Angus Lowe, Soran Jahangiri, M. A. Martin-Delgado, Jonathan E. Mueller, Juan
Miguel Arrazola
- Abstract要約: リチウムイオン電池の鍵特性をシミュレートするために量子コンピュータをどのように使用できるのか?
最近導入された第1量子化法に基づき、平衡セル電圧、イオン移動度、熱安定性を計算するためのエンドツーエンドの量子アルゴリズムを構築した。
現実的な陰極物質である珪酸ジリチウムをシミュレートするための量子アルゴリズムを実装するのに必要な資源を最初に見積もる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: There is a pressing need to develop new rechargeable battery technologies
that can offer higher energy storage, faster charging, and lower costs. Despite
the success of existing methods for the simulation of battery materials, they
can sometimes fall short of delivering accurate and reliable results. Quantum
computing has been discussed as an avenue to overcome these issues, but only
limited work has been done to outline how they may impact battery simulations.
In this work, we provide a detailed answer to the following question: how can a
quantum computer be used to simulate key properties of a lithium-ion battery?
Based on recently-introduced first-quantization techniques, we lay out an
end-to-end quantum algorithm for calculating equilibrium cell voltages, ionic
mobility, and thermal stability. These can be obtained from ground-state
energies of materials, which is the core calculation executed by the quantum
computer using qubitization-based quantum phase estimation. The algorithm
includes explicit methods for preparing approximate ground states of periodic
materials in first quantization. We bring these insights together to perform
the first estimation of the resources required to implement a quantum algorithm
for simulating a realistic cathode material, dilithium iron silicate.
- Abstract（参考訳）: より高エネルギーのストレージ、より高速な充電、低コストで使える新しい充電式バッテリー技術を開発する必要がある。
既存の電池材料のシミュレーション手法の成功にもかかわらず、正確で信頼性の高い結果を提供するには不足することがある。
量子コンピューティングは、これらの問題を克服するための道筋として議論されてきたが、バッテリーシミュレーションにどのように影響するかを概説する限られた作業しか行われていない。
量子コンピュータは、リチウムイオン電池の鍵特性をシミュレートするためにどのように使用できるのか?
最近導入された第一量子化手法に基づき, 平衡セル電圧, イオン移動度, 熱安定性を計算するためのエンドツーエンド量子アルゴリズムを考案した。
これらは量子化に基づく量子位相推定を用いて量子コンピュータによって実行される核計算である材料の基底状態エネルギーから得られる。
このアルゴリズムは、第1量子化において周期材料の近似基底状態を作成する明示的な方法を含む。
これらの知見を組み合わせることで, 現実的なカソード材料である珪酸二リチウムをシミュレートする量子アルゴリズムの実装に必要な資源を, 初めて推定する。
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