Hyundai will mit Hilfe von Quantencomputern die Elektroauto-Batterien der Zukunft entwickeln. Dazu arbeitet der Autohersteller künftig mit der US-Firma IonQ zusammen, einem Spezialisten im Bereich der so genannten Trapped-Ion-Quantencomputer.

Die Trapped-Ion-Architektur ist eine von mehreren Möglichkeiten, um Quantenbits (QuBits) physikalisch zu verwirklichen. Dabei werden Ionen mit Hilfe elektromagnetischer Felder festgehalten. Die Besonderheit von QuBits ist, dass hier die beiden Grundzustände (0 und 1) normaler Bits auch in gemischter Form auftreten können – eine Konsequenz der quantenmechanischen Verschränkung von Zuständen.

Für diese speziellen Quantencomputer wollen die beiden Partner-Unternehmen neue Algorithmen entwickeln, um damit Lithiumverbindungen und ihre chemischen Reaktionen in Batterien zu simulieren. Geplant ist das größte Batteriechemiemodell, das bisher auf Quantencomputern entwickelt wurde, gemessen an der Anzahl von Qubits und Quantengattern.

Die Hoffnung: Die Forschung könnte zu neuen Ausgangsmaterialien für Batterien führen. Damit könnten Lithiumbatterien künftig mehr Lade- und Entladezyklen schaffen, sowie eine höhere Speicherkapazität und verbesserte Sicherheit aufweisen. Und nicht zuletzt könnten die Batterien günstiger werden – ein wichtiger Faktor, da die Batterie bekanntlich das Teuerste an einem Elektroauto ist.

Die Kooperation ist ein entscheidender Bestandteil der im Jahr 2019 verkündeten Strategy 2025 von Hyundai, so der Autohersteller. Zu diesem Zukunftsplan für das Jahr 2025 gehören der Verkauf von 560.000 batterieelektrischen Autos (BEVs) pro Jahr und die Einführung von mehr als 12 batterieelektrischen Modellen. Zum Vergleich: Im Jahr 2021 verkaufte Hyundai rund 120.000 BEVs; in Deutschland sind derzeit drei BEV-Modelle im Verkauf: der Ioniq, der Kona Elektro und der Ioniq 5.

Quantencomputer könnten "die komplexesten Probleme der Welt" lösen, glaubt IonQ-Chef Peter Chapman. "Die Batterieeffizienz ist einer der vielversprechendsten neuen Bereiche, in denen Quantencomputer etwas bewirken können."

IonQ hat bereits Erfahrungen mit der Simulation von Molekülen auf Quantencomputern. So haben IonQ-Programmierer erfolgreich einen Ring aus zehn Wasserstoffatomen simuliert. Was aus chemischer Sicht eine reichlich exotische Verbindung darstellt, dient den Informatikern offenbar als übliche Benchmark zur Beurteilung der Simulation von Molekülstrukturen.

Auf Basis solcher Simulationen sollen Quantencomputer künftig das Ergebnis chemischer Reaktionen vorhersagen, wie katalytische Reaktionen mit Beteiligung von Oberflächen, enzymatische Reaktionen – und eben elektrochemische Reaktionen in Batterien.