Airbus, BMW Group y Quantinuum, especializados en movilidad y tecnologías cuánticas, aceleran la investigación de la reacción química en una pila de combustible. Utilizan ordenadores cuánticos para simular sistemas cuánticos, centrándose en las reacciones químicas de los catalizadores en las celdas de combustible. Sus investigaciones en están en arXiv: «Aplicabilidad de la computación cuántica a las simulaciones de reacción de reducción de oxígeno«.
Concretamente, han informado que han modelan con precisión la reacción de reducción de oxígeno («ORR«) en la superficie de un catalizador basado en platino. La ORR es la reacción química en el proceso que convierte el hidrógeno y el oxígeno en agua y electricidad en una pila de combustible. Y es parte importante de la eficiencia del proceso. El mismo es relativamente lento y requiere una gran cantidad de catalizador de platino. Por ello, existe un gran interés y valor en comprender mejor los mecanismos subyacentes involucrados en la reacción.
Han utilizado una computadora cuántica de la serie H de Quantinuum. El equipo ha demostrado la aplicabilidad de un ordenador cuántico en un flujo de trabajo industrial para mejorar nuestra comprensión de una reacción química crítica. Las tres compañías planean una mayor colaboración para explorar el uso de la computación cuántica para abordar los desafíos industriales relevantes.
Computación cuántica
Dr. Peter Lehnert, vicepresidente de Tecnologías de Investigación de BMW Group, ha afirmado sobre las posibilidades de utilizar ordenadores cuánticos:
«La circularidad y la movilidad sostenible nos están moviendo a una 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 del material con una precisión química relevante con los beneficios del hardware de computación cuántica acelerada nos está dando las herramientas adecuadas para una mayor velocidad en la innovación para este dominio decisivo».
BMW Group reconoce el potencial transformador de la computación cuántica y su importancia en la investigación de nuevos materiales. Estos pueden permitir procesos más rápidos y eficientes al tiempo que reducir los prototipos de laboratorio. Los socios consideran que:
“Acercarse y simular con precisión uno de los procesos electroquímicos más fundamentales por primera vez utilizando computación cuántica marca un paso sustancial hacia la transición energética sostenible, beneficiando a las baterías de metal-aire y otros productos con mayor eficiencia”.
Beneficios según Airbus
En esa línea, Isabell Gradert, vicepresidenta de Investigación y Tecnología Central de Airbus, ha dicho:
«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 sin emisiones, porque no emiten CO2 cuando se genera a partir de energía renovable. La compañía ya ha anunciado que va a probar un sistema de propulsión de pilas de combustible en su avión de demostración ZEROe. Además, Airbus tiene la ambición de desarrollar el primer avión comercial impulsado por hidrógeno del mundo para comercializar en 2035.
Quantinuum
Quantinuum es la compañía de computación cuántica independiente más grande del mundo. Está formada por la combinación del hardware líder mundial de Honeywell Quantum Solutions y el middleware y aplicaciones líderes en su clase de Cambridge Quantum. Dirigido por la ciencia e impulsado por la empresa, Quantinuum acelera la computación cuántica y el desarrollo de aplicaciones en química, ciberseguridad, finanzas y optimización.
Sobre la investigación de Airbus, BMW y la propia Quantinuum, Ilyas Khan, director de Producto de Quantinuum, ha añadido:
«Hemos estado entusiasmados de 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 el avance de la movilidad sostenible futura. 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 valiosa. Ayudará a identificar materiales alternativos que puedan mejorar el rendimiento y reducir los costes de producción de las celdas de combustible. Modelar reacciones químicas como la ORR con precisión es una tarea intratable para las computadoras clásicas, por las propiedades cuánticas de los mecanismos químicos involucrados. Por ello, las simulaciones son un buen candidato para beneficiarse de una ventaja cuántica potencial en el futuro.
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