Airbus, BMW Group y Quantinuum han desarrollado un flujo de trabajo híbrido cuántico-clásico para acelerar futuras investigaciones utilizando computadoras cuánticas para simular sistemas cuánticos, centrándose en las reacciones químicas de los catalizadores en el combustible.
En un nuevo documento técnico, «Aplicabilidad de la computación cuántica a las simulaciones de reacción de reducción de oxígeno» compartido en arXiv , los tres socios informan que modelaron con precisión la reacción de reducción de oxígeno («ORR») en la superficie de un catalizador a base de platino. El ORR es el reacción química en el proceso que convierte el hidrógeno y el oxígeno en agua y electricidad en una celda de combustible y limita la eficiencia del proceso. Es relativamente lento y requiere una gran cantidad de catalizador de platino, por lo que existe un gran interés y valor en una mejor comprensión los mecanismos subyacentes implicados en la reacción.
Usando la computadora cuántica H-Series de Quantinuum, el equipo de colaboración ha demostrado la aplicabilidad de la computación cuántica en un flujo de trabajo industrial para mejorar nuestra comprensión de una reacción química crítica. Las tres empresas planean una mayor colaboración para explorar el uso de la computación cuántica para abordar desafíos industriales relevantes.
Peter Lehnert, vicepresidente de tecnologías de investigación de BMW Group, declaró que “la circularidad y la movilidad sostenible nos están poniendo en la búsqueda de nuevos materiales, para crear productos más eficientes y dar forma a la futura experiencia de usuario premium. Ser capaz de simular las propiedades de los materiales con una precisión química relevante con los beneficios del hardware de computación cuántica acelerada nos brinda las herramientas adecuadas para una mayor velocidad en la innovación para este dominio decisivo”.
Como pionero en el mercado automotriz mundial, BMW Group reconoce el potencial transformador de la computación cuántica y su importancia en la investigación de nuevos materiales, donde puede permitir procesos más rápidos y eficientes al tiempo que reduce los prototipos de laboratorio. Acercarse y simular con precisión uno de los procesos electroquímicos más fundamentales por primera vez utilizando la computación cuántica marca un paso sustancial hacia la transición energética sostenible, beneficiando a las baterías de metal-aire y otros productos con mayor eficiencia.
Isabell Gradert, vicepresidenta de Investigación y Tecnología Central de Airbus, afirmó que “podemos visualizar claramente los beneficios del estudio en nuestra búsqueda de alternativas sostenibles y propulsadas por hidrógeno, como el avión ZEROe, que puede operar con motores de pila de combustible. El estudio confirma que la computación cuántica está madurando a la escala que necesitamos para la aviación”.
Airbus ha identificado el hidrógeno como un candidato prometedor para propulsar aviones con bajas emisiones de carbono, porque no emite CO 2 cuando vuela, cuando se genera a partir de energías renovables. La compañía anunció previamente planes para comenzar a probar un sistema de propulsión de pila de combustible impulsado por hidrógeno a bordo de su avión de demostración ZEROe en los próximos años. La compañía tiene la ambición de desarrollar el primer avión comercial propulsado por hidrógeno del mundo para ingresar al mercado en 2035.
Por su parte, Ilyas Khan, director de Producto de Quantinuum, aseguró que “nos ha emocionado trabajar desde hace algún tiempo para apoyar a BMW Group y Airbus, ambos líderes en sus campos, y ambos reconocen que la computación cuántica podría desempeñar un papel fundamental en avanzar en la futura movilidad sostenible. En este trabajo pionero, demostramos cómo integrar la computación cuántica en los flujos de trabajo industriales de dos de las empresas tecnológicamente más avanzadas del mundo, abordando problemas de ciencia de materiales que son un objetivo principal para el progreso utilizando la computación cuántica».
El equipo de investigación espera que la comprensión de la reacción ORR proporcione información que les ayude a identificar materiales alternativos que puedan mejorar el rendimiento y reducir los costes de producción de las pilas de combustible. Modelar con precisión reacciones químicas como la ORR es una tarea insuperable para las computadoras clásicas, debido a las propiedades cuánticas de los mecanismos químicos involucrados, lo que convierte a tales simulaciones en un buen candidato para beneficiarse de una posible ventaja cuántica en el futuro.
