利用容错量子计算机模拟锂离子电池的关键性质

当前迫切需要开发能够提供更高储能、更快充电和更低成本的新可充电电池技术。尽管现有电池材料模拟方法取得了成功，但它们有时难以给出准确可靠的结果。量子计算已被讨论为克服这些问题的途径，但仅有有限的工作概述了它们可能如何影响电池模拟。在这项工作中，我们针对以下问题给出了详细答案：如何利用量子计算机模拟锂离子电池的关键性质？基于近期引入的第一量子化技术，我们设计了一个端到端量子算法，用于计算平衡电池电压和离子迁移率以及热稳定性。这些性质可从材料的基态能量获得，而基态能量是由量子计算机使用基于量子比特化的量子相位估计执行的核心计算。该算法包含在第一量子化中制备周期材料近似基态的显式方法。我们将这些见解结合起来，首次估算了实现用于模拟 realistic 阴极材料硅酸二锂铁(dilithium iron silicate)的量子算法所需的资源。