Airbus, le groupe BMW et Quantinuum, leaders mondiaux de la mobilité et des technologies quantiques, ont développé un flux de travail hybride quantique-classique pour accélérer les recherches futures utilisant des ordinateurs quantiques pour simuler des systèmes quantiques, en se concentrant sur les réactions chimiques des catalyseurs dans les piles à combustible. .
Dans un nouveau livre blanc, « Applicabilité de l’informatique quantique aux simulations de piles à combustible », les trois partenaires ont indiqué avoir modélisé avec précision la réaction de réduction de l’oxygène (« ORR ») à la surface d’un catalyseur à base de platine. . ORR est la réaction chimique dans le processus qui convertit l’hydrogène et l’oxygène en eau et en électricité dans une pile à combustible et limite l’efficacité du processus. Il est relativement lent et nécessite une grande quantité de catalyseur au platine, il y a donc un grand intérêt et une grande valeur à mieux comprendre les mécanismes sous-jacents impliqués dans la réaction.
À l’aide de l’ordinateur quantique de la série H de Quantinuum, l’équipe collaborative a démontré l’applicabilité de l’informatique quantique dans un flux de travail industriel pour améliorer notre compréhension d’une réaction chimique critique. Les trois sociétés prévoient de poursuivre leur collaboration pour explorer l’utilisation de l’informatique quantique afin de relever les défis pertinents de l’industrie.
Le Dr Peter Lehnert, vice-président des technologies de recherche du groupe BMW, a déclaré : « La circularité et la mobilité durable nous poussent à rechercher de nouveaux matériaux, à créer des produits plus efficaces et à façonner la future expérience utilisateur haut de gamme. Pouvoir simuler les propriétés des matériaux avec une précision chimique pertinente avec les avantages du matériel accéléré de Quantum Computing nous donne les bons outils pour une plus grande vitesse d’innovation dans ce domaine critique. »
En tant que pionnier sur le marché automobile mondial, le groupe BMW reconnaît le potentiel de transformation de l’informatique quantique et son importance dans la recherche de nouveaux matériaux, où il peut permettre des processus plus rapides et plus efficaces tout en réduisant les prototypes de laboratoire. Approcher et simuler avec précision l’un des processus électrochimiques les plus fondamentaux pour la première fois à l’aide de l’informatique quantique marque une étape importante vers la transition énergétique durable, les batteries métal-air et d’autres produits plus efficaces.
Isabell Gradert, vice-présidente de la recherche et de la technologie centrale chez Airbus, a déclaré : « Nous pouvons clairement voir les avantages de l’étude dans notre recherche d’alternatives durables alimentées à l’hydrogène, telles que l’avion ZEROe, qui peut fonctionner avec des moteurs à pile à combustible. L’étude confirme que l’informatique quantique mûrit à l’échelle dont nous avons besoin pour l’aviation. »
Airbus a identifié l’hydrogène comme un candidat prometteur pour propulser les avions bas carbone, car il n’émet pas de CO 2 quand il vole, quand il est généré à partir d’énergies renouvelables. La société a précédemment annoncé son intention de commencer à tester un système de propulsion à pile à combustible à hydrogène à bord de son avion de démonstration ZEROe dans les années à venir. La société a pour ambition de développer le premier avion commercial à hydrogène au monde à entrer sur le marché en 2035.
Ilyas Khan, chef de produit chez Quantinuum, a déclaré : « Nous sommes ravis de travailler depuis un certain temps pour soutenir le groupe BMW et Airbus, tous deux leaders dans leurs domaines, et tous deux reconnaissent que l’informatique quantique pourrait jouer un rôle essentiel dans l’avancement de la mobilité durable future. Dans ce travail pionnier, nous démontrons comment intégrer l’informatique quantique dans les flux de travail industriels de deux des entreprises les plus avancées au monde sur le plan technologique, en abordant les problèmes de science des matériaux qui sont un objectif principal du progrès à l’aide de l’informatique quantique. »
L’équipe de recherche espère que la compréhension de la réaction ORR fournira des informations qui les aideront à identifier des matériaux alternatifs qui peuvent améliorer les performances et réduire les coûts de production des piles à combustible. La modélisation précise des réactions chimiques telles que l’ORR est une tâche insurmontable pour les ordinateurs classiques, en raison des propriétés quantiques des mécanismes chimiques impliqués, faisant de ces simulations un bon candidat pour bénéficier d’un éventuel avantage quantique à l’avenir.