بطارية الليثيوم تشبه مدينة صغيرة: أيونات الليثيوم هي السكان الذين ينتقلون بين أحياء الأقطاب الكهربائية، مولّدين التيار. لكن لفهم كمية الطاقة التي يمكن أن تقدمها المدينة، لا يكفي معرفة تخطيط الشوارع (بنية المادة) فحسب، بل أيضًا كيفية تفاعل السكان مع الجيران ووسائل النقل وحتى الطقس. في فيزياء البطاريات، يُطلق على هذا اسم التبادل مع الخزانات — الإلكترونية والأيونية والحرارية.

النماذج الحاسوبية التقليدية غالبًا ما تُغلق المدينة بقفل، متجاهلة هذه التبادلات. الخوارزمية الكمومية الجديدة تفعل العكس: فهي تنشئ لكل خزان سلسلة وسيطة تنقل جميع التأثيرات بأمانة، مع بقائها بسيطة بما يكفي لإجراء الحسابات على الحواسيب الكمومية المستقبلية. هذا النهج سمح بحساب الجهد لمادتين: فوسفات حديد الليثيوم وإسبينيل أكسيد الليثيوم والمنغنيز. بالنسبة للأولى، وقعت ذروة منحنى السعة ضمن الهضبة التجريبية بدقة تصل إلى زائد أو ناقص 5 ملي فولت — وهذا يشبه توقع ارتفاع موجة بخطأ بضعة سنتيمترات. بالنسبة للمادة الثانية، حيث تخلق أيونات المنغنيز ذات الشحنات المختلفة لعبة معقدة من التنافر، أصدرت الخوارزمية منصتين بفاصل قدره 125 ملي فولت. وهذا أقل بنسبة 17% فقط من القيمة الفعلية البالغة 150 ملي فولت.

المفاجأة الكبرى: نفس الخوارزمية دون أي تعديل تصف أيضًا ظواهر مختلفة تمامًا — الترابط الكمومي العياني، والموصلية الفائقة في نطاقين، وحتى رنين النيوترينوات في أعماق النجوم. وكأنها مفتاح عالمي يصلح لأقفال مختلفة الأشكال. لإجراء حساب كامل لمنحنى جهد واحد، ستكون هناك حاجة إلى حوالي 1.7 تريليون عملية كمومية، لكن يمكن تقسيمها إلى ألف مسار متوازٍ. لا يزال هذا تحديًا للآلات المستقبلية، لكن الطريق مفتوح: بوصلة كمومية للبطارية أصبحت جاهزة.