Una nueva ola de poder Vea cómo Mercedes-Benz utiliza computadoras cuánticas para diseñar mejores baterías (3:40)

Mercedes-Benz apuesta por la cuántica para forjar el futuro de los vehículos eléctricos

A pesar de todos sus avances en el diseño futurista, el auge de los automóviles eléctricos se basa en una innovación mucho menos llamativa que se esconde tras las bambalinas: años de progreso incremental en la tecnología de baterías.

Las baterías modernas de iones de litio, la misma tecnología que alimenta los smartphones y captura la energía de los paneles solares, han señalado el camino hacia la creación de un futuro energético más sostenible. Los vehículos actuales propulsados por iones de litio pueden presumir de distancias de viaje y tiempos de carga convincentes, a una gama de precios asequibles.

Pero, ¿y si la próxima generación de baterías no fuera un paso adelante, sino un avance? Si el rendimiento de la batería pudiera duplicarse o cuadruplicarse de la noche a la mañana (mediante el aumento de la capacidad de carga y la vida útil de la batería, y una menor pérdida de energía por calor y reducción drástica de los costos), el impacto en el transporte por sí solo podría afectar a todo el mundo.

10 años

 

El objetivo para que Mercedes tenga híbridos enchufables o vehículos totalmente eléctricos que supere la mitad de sus ventas de automóviles dentro de 10 años

3 años

 

El objetivo de IBM es presentar su primera computadora cuántica de más de 1000 cúbits dentro de 3 años

Desarrollar y perfeccionar estas baterías hipotéticas podría revelar una oportunidad multimillonaria. Benjamin Boeser Director of Innovation Management Silicon Valley at Mercedes-Benz R&D, North America
Prepararse para una sobretensión eléctrica

Los ingenieros de Daimler AG, la matriz de Mercedes-Benz, esperan que el siguiente gran salto sea hacia tecnologías de baterías más densas de energía, posiblemente de litio-azufre (Li-S). Desarrollar y perfeccionar estas baterías hipotéticas podría “revelar una oportunidad multimillonaria”, dice Benjamin Boeser, director de Gestión de Innovación de Silicon Valley en Mercedes-Benz R&D North America. Pero pasar de la fase de diseño a una batería Li-S comercialmente viable es, en esencia, un gigantesco experimento químico: una iniciativa de investigación que podría llevar años de tiempo, dinero y conocimientos de ingeniería.

Idealmente, tiene más sentido simular esas multitudes de propiedades y comportamientos moleculares en una computadora, donde se exploran y analizan las opciones prometedoras antes de empezar a crear prototipos físicos. Pero ahí está el problema. Incluso para moléculas simples como la cafeína (un energizante humano favorito compuesto de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno), el número de estados cuánticos en la molécula, de electrones que interactúan entre el sistema de cuatro elementos básicos, puede ser enorme.

La creación de una única simulación de cafeína puede saturar la memoria y la capacidad de cómputo de cualquier computadora clásica, incluso las supercomputadoras actuales más potentes y de gran capacidad. Cuanto más grande y compleja es una molécula y su entorno, más desafiante se vuelve este proceso.

Más allá de ceros y unidades

La computación cuántica es otra tecnología emergente que IBM está desarrollando a marchas forzadas. Condensa una teoría física muy abstracta en un tipo de potencia de cómputo completamente nuevo, aparentemente diseñado para resolver problemas de una complejidad alguna vez irresoluble. En lugar de “bits” magnéticos que representan 0 y 1, la computación cuántica se basa en “cúbits” que, gracias a algunos fenómenos cuánticos y mecánicos muy extraños, pueden representar más información que un bit clásico. Con la incorporación de cada cúbit a una computadora cuántica, su rendimiento se duplica: un impulso exponencial en su capacidad para ejecutar algoritmos de complejidad alguna vez intrincados.

Si bien la física subyacente de la computación cuántica es vertiginosa, su ventaja principal es simple: el potencial innovador para realizar rápidamente los vastos volúmenes de cálculo necesarios para simular con precisión los elementos fundamentales de la naturaleza.

Una década suena lejano, pero, en realidad, para muchas empresas, está totalmente dentro del horizonte normal de planificación e inversión. Dario Gil Director IBM Research
La mecánica cuántica se une a las mecánicas convencionales

Un objetivo principal de la simulación molecular es encontrar el “estado fundamental” de un compuesto: su configuración más estable. Los cúbits mismos operan de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, al igual que las moléculas que los investigadores necesitan simular. Aunque apenas comienza, la estabilidad de los cúbits debería mejorar mucho con el tiempo. A medida que esto ocurra, se espera que las computadoras cuánticas puedan acelerar enormemente el proceso de simulación, por no mencionar miles de otras tareas que requieren muchos datos, con aplicaciones en todos los sectores. La colaboración con Mercedes-Benz en la investigación de baterías para el mundo real es solo uno de los aspectos del trabajo fundamental que llevará a la computación cuántica a la realización comercial.

“El campo avanza a una velocidad saludable”, dice Boeser de Mercedes-Benz. “Pero todos los que están cerca de la tecnología y la investigación saben que aún está en sus comienzos, y que todavía tenemos que mucho que hacer”. Mercedes-Benz sigue adelante con la transformación hacia una movilidad libre de emisiones. La sostenibilidad es uno de los elementos clave de la estrategia corporativa de Mercedes-Benz y, al mismo tiempo, un punto de referencia para el éxito corporativo.

Y los objetivos están claramente definidos en un plazo: en los próximos 20 años, Mercedes-Benz Cars aspira a tener una flota de vehículos nuevos neutra en carbono y a que los híbridos enchufables o los vehículos totalmente eléctricos representen más del 50 % de sus ventas de automóviles en 2030.

“Una década suena lejano, pero en realidad, para muchas empresas, está totalmente dentro del horizonte normal de la planificación y la inversión”, afirma Dario Gil, director de IBM Research. Miremos hacia la carretera y puede que haya un automóvil propulsado por litio y azufre a la vuelta de la esquina.

Acerca de Mercedes-Benz

Mercedes-Benz es uno de los mayores productores de automóviles premium y el mayor fabricante mundial de vehículos comerciales con alcance global. Proporciona financiación, arrendamiento, gestión de flotas, seguros y servicios innovadores de movilidad.

Acerca de IBM Quantum Network

IBM Quantum Network es una comunidad de empresas Fortune 500, instituciones académicas, startups y laboratorios de investigación nacionales que trabajan con IBM para avanzar en la computación cuántica.

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En los próximos 10 años, la computación cuántica transformará los negocios y la sociedad. Las organizaciones que no actúen ahora quedarán rezagadas.

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Producido en los Estados Unidos de América, marzo de 2020.

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