Page 32 - 軟體定義汽車時代變的何止是車

30
創新天地
量子技術助力電動車電池演進
Maurizio Di Paolo Emilio，EE Times歐洲特派記者
美國業者IonQ與韓國車廠Hyundai Motor正在合作開發一種新的 變分量子特徵求解器(variational quantum eigensolver，VQE)， 用以研究鋰化合物與電池內化學品的交互作用。
化合物，有助於預測化學反應結 果，並有機會催生新形態的原材 料，可節省電池開發的時間、成本 與 精 力。」
打造量子電腦的最大挑戰之 一，就是降低錯誤率。有幾種方法 可以建立量子位元，包括IonQ的 離子阱技術，可提供低錯誤率以及 量子位元之間的高連結性。IonQ 的量子處理器是由3D空間內的原 子所驅動，那些原子透過雷射光束 來控制以確保穩定性。
VQE是一種演算法，用以決 定一組數值以解答既定最佳化 問題;該演算法利用變分原理 (variational principle)來計算一 個漢米頓算子的基態能量(base state energy of a Hamiltonian)， 或者說是在一個動態物理系統條 件下隨著時間的變化率。因為運 算上的限制，傳統方法的準確度 也受侷限。
能讓電動車成本更接近內燃機汽 車，並有助於加速、加深電動車的 市場接受度。」
量子技術
兩家公司將攜手開發一個能 在量子電腦上執行的電池化學模 型，用以模擬氧化鋰的結構與能 量，目標是強化鋰電池的性能、成 本與安全性。透過量子電腦提供 的化學模擬與運算加速，可望提 升下一代鋰離子電池的品質，提供 更高的容量與耐用性，這些優勢也 能讓電動車(EV)對消費者來說更 具吸引力。
他在接受採訪時表示:「更好 的電池也能讓電動車更具吸引力。 很多消費者表示還沒準備好換電 動車的常見理由，包括行駛里程 的限制、充電速度慢，以及電池壽 命有限，這些問題都可望因為電池 材料的改善而解決。」
量子位元計數越來越被視為 評估量子處理器功率與能力的最 相關性能基準，然而隨著量子位 元數量持續成長，需要更準確可 靠的度量標準。確實，更少的高品 質量子位元通常處理量會比眾多 低品質量子位元更高，特別是當它 們展現較低的錯誤率。
IonQ執行長Peter Chapman 表示，在電動車的開發過程中， 電池仍是最艱難的工程挑戰，佔 據整體電動車製造成本的將近一 半，這讓電動車對大多數消費者 來說仍太過昂貴;「更便宜的電池
未來的電動車需要以能取代 鈷等元素、更具效益之材料為基礎 的先進電池，好在提升行駛里程的 同時降低對環境的影響。
www.eettaiwan.com | 2022年3月
電動車採用電氣馬達以及高 電壓、高容量電池組，還有各種電 源管理與動力傳動(powertrain) 技術。儘管要價不斐，電動車製造 的污染低於傳統內燃機車輛;不過 其真正的永續性需要電池技術的 改善，以降低對電網的壓力、甚至 本身能成為電網的一部份。
每一個在固態系統中的量子 位元都是獨特的，雜訊非常高、必 須在接近隔離的狀態下運作;這 是一個缺點，因為根據定義，固態 技術不是孤立的。因此，IonQ採用 了一種雷射冷卻方法，只要雷射調 整得當就能穩定原子。值得一提 的是，IonQ的程序不需要冷藏或 精密設備，只需要一道雷射光束。
「量子電腦天生適合建立分 子行為的模型，因為兩者都是受 量子力學支配的系統;」Chapman 表示:「以軟體模擬電池中的關鍵
「我們以幾種不同的方式
INNOVATIONS