VW und Xanadu nutzen Quantencomputer zur Batterie-Entwicklung

Volkswagen und das kanadische Unternehmen Xanadu haben ein auf mehrere Jahre angelegtes Forschungsprogramm ins Leben gerufen, um die Rechenleistung von Quantenalgorithmen für die Simulation von Batteriematerialien zu optimieren.

Dadurch sollen die Rechenkosten gesenkt und der Einsatz von Quantencomputern bei Volkswagen zur Entwicklung von sichereren, leichteren und kostengünstigeren Batteriematerialien beschleunigt werden, wie der deutsche Autobauer in einer Mitteilung schreibt. Mit den Quantenalgorithmen zur Simulation von Batteriematerialien sollen das Design und die Entwicklung von Batteriezellen der nächsten Generation „maßgeblich vorangebracht“ werden können.

Der Zeitrahmen ist aber eher langfristig, womöglich werden eher die Batteriezellen der übernächsten Generation von den Ergebnissen der Zusammenarbeit profitieren. Laut VW wollen die beiden Unternehmen im nächsten Jahrzehnt ressourceneffiziente Quantenalgorithmen zur Marktreife bringen.

Die Ausgangslage ist klar: Die präzise und effiziente Simulation von Batteriematerialien kann die Entwicklungsprozesse enorm beschleunigen und günstiger machen, wenn Material-Kombinationen per Simulation evaluiert werden können und nur die vielversprechendsten Materialien in Prototypen-Zellen getestet werden. Durch die Einführung von fehlertoleranten Quantencomputern könnten diese Aufgaben leichter bewältigt werden. Denn: Laut VW stoßen bestehende klassische Methoden wie die Dichtefunktionaltheorie – die seit mehreren Jahrzehnten die Eckpfeiler der computergestützten Chemie sind – trotz ihrer großen Erfolge in Forschungsbereichen, die für die Entwicklung leistungsfähigerer Batterien eine wesentliche Rolle spielen, an ihre Grenzen.

Hinter den Kulissen läuft die Zusammenarbeit von Volkswagen und Xanadu bereits seit dem vergangenen Jahr. Die Ergebnisse der ersten Phase der Zusammenarbeit wurden bereits in der Fachzeitschrift „Physical Review A“ veröffentlicht. In dem Forschungsbericht liefern die Partner eine erste Einschätzung der Ressourcen, die für die Implementierung eines Quantenalgorithmus zur Simulation eines realitätsnahen Kathodenmaterials, Dilithium-Eisensilikat, erforderlich sind.

„Mit Spitzenunternehmen wie Xanadu zusammenzuarbeiten, ist, als würde man in ein Schnellboot steigen, das auf das ,nächste große Ding‘ zusteuert“, sagt Nikolai Ardey, Leiter Volkswagen Group Innovation. „Quantum Computing könnte die Materialwissenschaft und -optimierung revolutionieren – Schlüsselkompetenzen, um unser internes Batterie-Know-how auszubauen.“

„Xanadu stößt im Bereich der Hardware, Software und Algorithmen für Quantencomputer in neue Bereiche vor. Wir wollen Quantencomputer durch die Erforschung von Quantenalgorithmen praktisch nutzbar machen“, sagt Juan Miguel Arrazola, Leiter Algorithmen bei Xanadu. „Dass wir dabei den Schwerpunkt auf Batterien legen, ist angesichts des Bedarfs der Branche und der Chancen, die das Quantencomputing für ein besseres Verständnis der komplexen chemischen Vorgänge in einer Batteriezelle bietet, eine strategische Entscheidung.“

Im August dieses Jahres unterzeichneten die Volkswagen AG und die kanadische Regierung eine Absichtserklärung zur Förderung der E-Mobilität im Land. Beide Parteien vereinbarten, Möglichkeiten für Kanada zu prüfen, einen Beitrag zu den globalen und regionalen Batterielieferketten von Volkswagen zu leisten. In diesem Zuge könnte sich VW Medienberichten zufolge auch als erster westlicher Autobauer direkt an kanadischen Minen beteiligen.
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