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Variational Quantum Algorithms for Continuum Modelling of Batteries

Pool, Albert und Schelling, Michael und Horstmann, Birger (2026) Variational Quantum Algorithms for Continuum Modelling of Batteries. Quantum Computing Theory in Practice (QCTiP'26), 2026-04-20 - 2026-04-22, Oxford, UK.

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Kurzfassung

Quantum computing is becoming relevant to energy science for more accurate calculations in quantum chemistry and in materials discovery with quantum machine learning methods. However, it is also applicable to cell models thanks to recent works solving nonlinear partial differential equations (PDEs). Various methods have been recently proposed, including fault-tolerant quantum linear systems algorithms (QLSAs) for linear and nonlinear PDEs. In practice, however, these fault-tolerant algorithms do not yet give a quantum advantage. On current noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices, these algorithms are affected by strong limitations on the depth of the quantum circuits that can be coherently executed. On NISQ devices, variational quantum algorithms (VQAs) have become a popular approach to solving PDEs. Many algorithms have been proposed that solve one time step at a time, which inherently presents a limitation to the scalability and accuracy. In our paper, we combine quantum nonlinear processing units (QNPUs) with the Feynman-Kitaev Hamiltonian to achieve a spacetime solution instead, and apply it to the nonlinear Burgers equation. We find the ground state of this Hamiltonian using an adaptive optimization procedure to avoid barren plateaus. Here, we also apply this method to an adapted version of the single particle model with electrolyte (SPMe).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225129/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Variational Quantum Algorithms for Continuum Modelling of Batteries
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pool, AlbertAlbert.Pool (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5234-9501NICHT SPEZIFIZIERT
Schelling, Michaelmichael.schelling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5294-4474NICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:April 2026
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Battery Modelling, Quantum Computing, Quantum Algorithms
Veranstaltungstitel:Quantum Computing Theory in Practice (QCTiP'26)
Veranstaltungsort:Oxford, UK
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:20 April 2026
Veranstaltungsende:22 April 2026
Veranstalter :Mathematical Institute, University of Oxford
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantencomputing, E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Schelling, Michael
Hinterlegt am:22 Jun 2026 07:50
Letzte Änderung:22 Jun 2026 07:50

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

  • Variational Quantum Algorithms for Continuum Modelling of Batteries. (deposited 22 Jun 2026 07:50) [Gegenwärtig angezeigt]

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