Volkswagen AG et l’entreprise canadienne de technologie quantique Xanadu ont établi un programme de recherche pluriannuel visant à améliorer les performances des algorithmes quantiques appliqués à la simulation de matériaux de batterie. L’objectif de la collaboration est de réduire le coût des opérations de calcul et d’accélérer l’adoption de calculateurs quantiques au sein de Volkswagen afin de développer des matériaux de batterie plus sûrs, plus légers et optimisés en coût.
La simulation précise et efficiente de matériaux de batterie représente pour l’ensemble du secteur un véritable défi, auquel la mise en œuvre de calculateurs quantiques tolérants aux pannes pourrait constituer une contribution significative. En effet, depuis plusieurs dizaines d’années, la chimie numérique se base essentiellement sur les méthodes conventionnelles telles que la théorie de la fonctionnelle de la densité. Mais en dépit de leurs nombreux succès, ces méthodes atteignent leurs limites dans des domaines de recherche essentiels à la fabrication de batteries plus performantes.
« Dans le cadre de sa stratégie NEW AUTO, Volkswagen explore de nouveaux horizons, et s’attache notamment à étudier de nouvelles opportunités sur la chaîne de valeur des batteries. Les matériaux haute performance et les procédés électrochimiques de nouvelle génération jouent un rôle central dans cette démarche », explique Nikolai Ardey, Directeur de Volkswagen Group Innovation. « Collaborer avec une entreprise de pointe telle que Xanadu, c’est comme monter dans un hors-bord qui s’élance vers la prochaine opportunité à ne pas manquer. Les calculateurs quantiques pourraient être à l’origine d’une véritable révolution en matière de science des matériaux et d’optimisation des matériaux, qui sont des compétences clés dans le cadre du développement de notre expertise interne en matière de batterie. »
L’an dernier, Volkswagen et Xanadu ont mené des recherches transversales dans les domaines de la science des matériaux, de la chimie numérique, des technologies de batterie et des algorithmes quantiques : un travail qui a jeté les bases des axes de recherche à long terme du partenariat. Ce programme commun vise à relever les défis du secteur dans le domaine de la recherche sur les batteries en se focalisant sur le développement d’algorithmes quantiques avancés pour la simulation de matériaux de batterie. Ces algorithmes seront ensuite utilisés par les calculateurs quantiques tolérants aux pannes de nouvelle génération de Xanadu. Le premier article de recherche du programme (publié en septembre 2022 : https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.106.032428) souligne notamment les estimations initiales des ressources nécessaires à la mise en œuvre d’un algorithme quantique pour la simulation d’un matériau de cathode réaliste, le silicate de fer et de dilithium.
« Chez Xanadu, nous repoussons les limites du calcul quantique sur le plan matériel, logiciel et algorithmique. Dans le cadre des recherches sur les algorithmes quantiques, notre objectif est de rendre les calculateurs quantiques réellement utiles. Axer les recherches sur les batteries constitue un choix stratégique compte tenu de la demande du secteur et des possibilités de contribution du calcul quantique à la compréhension de la chimie complexe à l’œuvre dans une cellule de batterie », explique Juan Miguel Arrazola, Responsable du département Algorithmes chez Xanadu. « Nous sommes ravis de travailler avec les équipes formidables de Volkswagen pour mener des recherches de pointe ayant pour objectif de surmonter les obstacles techniques des algorithmes quantiques nécessaires à l’exploitation du potentiel du calcul quantique appliqué au développement des batteries. »
Le programme étudiera également des problèmes de calcul relatifs à la découverte de matériaux, qui constitue le domaine où le calcul quantique offre les perspectives les plus prometteuses d’un impact majeur. Ce partenariat avec Xanadu s’inscrit dans la continuité d’un objectif plus général de Volkswagen : devenir un fournisseur de mobilité durable, axé sur l’exploitation des données et l’usage de logiciels. Il renforce également l’ambition du Groupe de s’imposer comme un leader du développement des batteries et des applications du calcul quantique.
« Notre partenariat avec Xanadu illustre parfaitement l’engagement de Volkswagen à exploiter des technologies innovantes telles que les calculateurs quantiques pour accélérer la transition vers des solutions de mobilité 100 % électriques, permettant ainsi d’optimiser autant que possible les processus du Groupe », déclare Arne-Christian Voigt, du département Future Research de Volkswagen AG. « Nous avons hâte de repousser les limites des simulations de matériaux et de poursuivre les recherches initiales que nous avons menées jusqu’à présent avec l’équipe de Xanadu en charge des algorithmes quantiques. »
Au cours de l’année 2022, Volkswagen AG a conclu un protocole d’accord avec le Canada pour promouvoir la mobilité électrique dans le pays. Les deux parties ont convenu d’étudier les contributions possibles du Canada aux chaînes d’approvisionnement régionales et mondiales de batterie de Volkswagen.
Le gouvernement canadien a investi et continue d’investir massivement dans les technologies quantiques. Cet investissement a permis d’attirer au Canada des talents de classe mondiale, de développer l’écosystème quantique et de faire du Canada un acteur de premier plan dans le domaine des technologies quantiques.
