Beranda
Studi kasus
Mitsubishi Chemical
Dalam upaya kuantum untuk mendapatkan sumber daya yang mampu mengubah keadaan
Atom litium adalah salah satu atom paling ringan pada tabel periodik. Sifat-sifatnya membuatnya matang untuk menghasilkan energi dalam kombinasi dengan elemen lain. Perpaduan antara bobot yang ringan dan potensi energi yang besar ini adalah kunci dari peran utamanya dalam sebagian besar kimia baterai abad ke-21.
Sekarang pertimbangkan kendaraan listrik saat ini, didukung oleh sel lithium-ion yang telah ditingkatkan, secara bertahap, selama beberapa dekade. Tetapi baterai lithium-ion di setiap kendaraan listrik masih merupakan bagian terberat dari mobil. Semua bobot ekstra itu membatasi potensi performa kendaraan. Sebaliknya, janji baterai lithium-oksigen, di atas kertas, tidak bertambah sama sekali. Ini adalah lompatan dalam berapa banyak energi yang dapat dihasilkan baterai versus berapa beratnya. Secara teori, lithium-oksigen dapat digunakan untuk baterai yang lebih ringan yang dapat melangkah lebih jauh dengan sekali pengisian daya.
Peningkatan kepadatan energi
Baterai lithium-ion saat ini memiliki 3 kali kepadatan energi spesifik sel asam timbal sebelumnya
Kepadatan energi yang berlipat ganda
Baterai lithium-oksigen yang lebih ringan berpotensi memiliki kepadatan energi spesifik 5-15 kali lipat dari sel lithium-ion saat ini
Bagi industri kimia, mengubah teori tersebut menjadi produk yang dapat dipasarkan dapat menciptakan pusat keuntungan yang berkembang selama beberapa dekade mendatang-dengan aplikasi untuk segala hal, mulai dari perangkat seluler, mobil, hingga bentuk transportasi baru yang belum pernah terbayangkan sebelumnya. Itulah salah satu alasan mengapa Jamie Garcia, Senior Manager of Quantum Algorithms, Applications and Theory di IBM dan timnya yang terdiri dari para ahli kimia kuantum telah menghabiskan banyak waktu untuk melakukan konferensi video dengan para kolega peneliti di Mitsubishi Chemical di Jepang.
Tim IBM Quantum didekati oleh Qi Gao dari Mitsubishi Chemical dan Profesor Naoki Yamamoto dari Keio University untuk membuat model dan mempelajari mekanisme kompleks penyusunan ulang lithium superoksida, sebuah langkah kimiawi utama dalam baterai lithium-oksigen. Kolaborasi mereka meletakkan dasar untuk melakukan simulasi—dan pada akhirnya, menyelidiki masalah yang terkait dengan aplikasi dunia nyata pada komputer kuantum.
Ini adalah tugas yang tidak mungkin dilakukan secara efisien, bahkan pada superkomputer yang paling canggih saat ini. Bagi tim R&D Mitsubishi Chemical, memodelkan reaksi elektrokimia yang begitu kompleks pada komputer klasik terbukti sangat sulit. Dengan berkolaborasi dengan tim IBM dan IBM Q Hub di Keio University, Mitsubishi Chemical mengeksplorasi cara menggunakan komputer kuantum untuk membuat simulasi akurat tentang apa yang terjadi di dalam reaksi kimia pada tingkat molekuler.
Sebagian besar ahli kimia yang telah melakukan praktikum tradisional memahami bahwa waktu berjam-jam, berbulan-bulan, dan bahkan bertahun-tahun dapat dicurahkan untuk mencoba memahami bagaimana kimia terjadi di dalam labu, dan mampu mengendalikannya. Komputasi kuantum menjanjikan percepatan semua itu.
Mitsubishi Chemical melihat manfaat dari janji tersebut. Sebagai pemimpin dunia dalam mensintesis material inovatif, perusahaan ini melayani puluhan industri-otomotif, kedirgantaraan, medis, produksi energi, infrastruktur transportasi, bangunan dan konstruksi-semuanya membutuhkan alat yang jauh lebih baik untuk menyelesaikan tantangan yang mendesak.
Melayani beragam kebutuhan dari banyak industri berarti Mitsubishi Chemical, menurut definisi, melakukan penelitian dan pengembangan yang ekstensif. Seperti banyak anggota IBM Quantum Network lainnya, IBM memiliki anggaran yang dikhususkan untuk simulasi molekuler, dan berinvestasi dengan cara-cara yang dapat membantu komputasi kuantum. Di tingkat perusahaan, hal tersebut dapat mengarah pada kolaborasi lintas benua-dalam hal ini, di antara tim peneliti lintas disiplin di Mitsubishi Chemical, Keio University di Tokyo, dan IBM.
"Jika Anda melihat masalah-masalah terbesar yang belum terpecahkan di dunia, itu adalah tantangan yang sudah ada sejak puluhan tahun yang lalu," ujar Jamie Garcia, Senior Manager of Quantum Algorithms, Applications and Theory di IBM. "Hal ini dikarenakan kami telah bekerja dengan alat yang sama-tetapi kami telah mencapai titik jenuh dengan apa yang dapat kami capai. Janji komputasi kuantum membawa sesuatu yang baru ke meja. Pada akhirnya, itulah yang akan mengubah industri, mendisrupsi industri. Alat baru."
Memikirkan ulang algoritma, untuk mencapai momen a-ha
Tiga serangkai peneliti dari Mitsubishi Chemical, Keio University, dan IBM Quantum bekerja untuk lebih memahami potensi lithium-oksigen sebagai sumber energi dengan menggunakan algoritme baru yang memanfaatkan komputasi kuantum.
Menjalankan jenis algoritma baru, dalam lingkungan perangkat keras dan perangkat lunak quantum yang benar-benar baru, telah menghasilkan hasil komputasi yang benar secara kuantitatif dari reaksi kimia yang rumit dalam proses pengosongan baterai lithium-oksigen. Selain itu, dengan melihat dasar-dasar molekuler melalui lensa baru, para peneliti juga mencoba menambang wawasan baru, dan mengamati fenomena yang tidak diterima secara umum seperti yang diketahui atau diharapkan.
"Dengan mengeksplorasi bagian tertentu dari reaksi ini dengan komputer kuantum, dengan detail dan kedalaman yang lebih dekat, Anda akan mendapatkan momen-momen kecil," kata Jamie Garcia dari IBM. "Jadi ada banyak alasan mengapa menggunakan sistem kuantum ini untuk kimia sangat masuk akal. Selalu ada hal baru yang bisa ditemukan, dan pertanyaan berikutnya yang harus dijawab."
Misi Mitsubishi Chemical(tautan berada di luar ibm.com) adalah menciptakan solusi inovatif secara global berdasarkan nilai-nilai inti kami yaitu Keberlanjutan, Kesehatan, dan Kenyamanan, berjuang untuk kesejahteraan manusia, masyarakat, dan planet Bumi kita.
Tentang IBM Quantum Network
IBM Quantum Network adalah sebuah komunitas yang terdiri dari perusahaan-perusahaan Fortune 500, institusi akademis, perusahaan rintisan, dan laboratorium penelitian nasional yang bekerja sama dengan IBM untuk memajukan komputasi kuantum.
Hukum
© Hak Cipta IBM Corporation 2020. IBM Corporation, IBM Cloud, New Orchard Road, Armonk, NY 10504
Diproduksi di Amerika Serikat, Maret 2020.
IBM, logo IBM, ibm.com, IBM Cloud, dan IBM Food Trust adalah merek dagang dari International Business Machines Corp, yang terdaftar di banyak yurisdiksi di seluruh dunia. Nama produk dan layanan lain mungkin merupakan merek dagang dari IBM atau perusahaan lain. Daftar merek dagang IBM saat ini tersedia di web di "Informasi hak cipta dan merek dagang" di www.ibm.com/id-id/legal/copyright-trademark.
Dokumen ini adalah yang terbaru pada tanggal awal publikasi dan dapat diubah oleh IBM kapan saja. Tidak semua penawaran tersedia di setiap negara tempat IBM beroperasi.
Data kinerja dan contoh klien yang dikutip disajikan hanya untuk tujuan ilustrasi. Hasil kinerja aktual dapat bervariasi, tergantung pada konfigurasi dan kondisi pengoperasian tertentu. INFORMASI DALAM DOKUMEN INI DISEDIAKAN "SEBAGAIMANA ADANYA" TANPA JAMINAN APA PUN, BAIK TERSURAT MAUPUN TERSIRAT, TERMASUK TANPA JAMINAN UNTUK DAPAT DIPERJUALBELIKAN, KESESUAIAN UNTUK TUJUAN TERTENTU, DAN JAMINAN ATAU KETENTUAN APA PUN YANG TIDAK MELANGGAR. Produk IBM dijamin sesuai dengan syarat dan ketentuan perjanjian yang mengatur penyediaan produk tersebut.