কার্বন ক্যাপচার প্রযুক্তি কোয়ান্টাম কম্পিউটিং থেকে উপকৃত হতে পারে

কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি এমন গণনা করে কার্বন ক্যাপচার সম্পর্কিত রাসায়নিক বিক্রিয়া অধ্যয়ন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা এমনকি সবচেয়ে শক্তিশালী ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারের ক্ষমতার বাইরে - মার্কিন গবেষকদের মতে। দল এ জাতীয় শক্তি প্রযুক্তি পরীক্ষাগার (NETL) এবং কেনটাকি বিশ্ববিদ্যালয় কোয়ান্টাম গণনা অনুকরণ করতে একটি সুপার কম্পিউটার ব্যবহার করেছে। এটি প্রকাশ করেছে যে ভবিষ্যতের কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিতে গণনাটি আরও দ্রুত করা যেতে পারে।

বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের ক্রমবর্ধমান মাত্রা গ্লোবাল ওয়ার্মিংকে চালিত করছে তাই বিজ্ঞানীরা গ্যাস শোষণ এবং সংরক্ষণের নতুন উপায় বিকাশ করতে আগ্রহী। এটি করার একটি উপায় হল রাসায়নিক বিক্রিয়া ব্যবহার করা যা কার্বন ডাই অক্সাইড গ্রহণ করে, এমন পদার্থ তৈরি করে যা নিরাপদে সংরক্ষণ করা যায়। যাইহোক, বিদ্যমান কার্বন-ক্যাপচার প্রতিক্রিয়াগুলি শক্তির নিবিড় এবং ব্যয়বহুল হতে থাকে। ফলস্বরূপ, গবেষকরা নতুন কার্বন-ক্যাপচার প্রতিক্রিয়া এবং বাস্তবসম্মত তাপমাত্রা এবং চাপে প্রতিক্রিয়া দক্ষতার পূর্বাভাস দেওয়ার উপায়গুলির সন্ধান করছেন।

সর্বোত্তম প্রতিক্রিয়া পথ ডিজাইন করার জন্য জড়িত অণুগুলির মাইক্রোস্কোপিক কোয়ান্টাম বৈশিষ্ট্যগুলির একটি বিশদ বোঝার প্রয়োজন। এটি একটি চ্যালেঞ্জ কারণ রাসায়নিক বিক্রিয়ার কোয়ান্টাম প্রকৃতির সুনির্দিষ্ট গণনা প্রচলিত কম্পিউটারে করা কুখ্যাতভাবে কঠিন। প্রয়োজনীয় কম্পিউটেশনাল রিসোর্সগুলি জড়িত পরমাণুর সংখ্যার সাথে দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়, যা এমনকি সাধারণ প্রতিক্রিয়াগুলিকে অনুকরণ করা খুব কঠিন করে তোলে। সৌভাগ্যবশত, কোয়ান্টাম কম্পিউটারে গণনা করা হলে এই সূচকীয় স্কেলিং ঘটবে না।

ছোট এবং কোলাহলপূর্ণ

কোয়ান্টাম কম্পিউটার এখনও বিকাশের প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে এবং বৃহত্তম মেশিনগুলি সীমাবদ্ধ কয়েকশ কোয়ান্টাম বিট (কুবিট) তারা শব্দ দ্বারা জর্জরিত হয়, যা কোয়ান্টাম গণনাকে বাধা দেয়। এই কোলাহলপূর্ণ মধ্যবর্তী-স্কেল কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলি (NISQs) দরকারী গণনা করতে পারে কিনা তাই এখনও অনেক বিতর্কের বিষয়। কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমে শব্দের প্রভাব কমাতে কোয়ান্টাম এবং ক্লাসিক্যাল কম্পিউটারকে একত্রিত করা একটি প্রতিশ্রুতিশীল উপায়। এই পদ্ধতির মধ্যে ভেরিয়েশনাল কোয়ান্টাম ইজেনসোলভার (VQE) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যা NETL/কেনটাকি গবেষকরা ব্যবহার করেছিলেন।

একটি VQE-তে, একটি ক্লাসিক্যাল কম্পিউটার বিক্রিয়াকারী অণুর কোয়ান্টাম কনফিগারেশনের জন্য একটি অনুমান তৈরি করে। তারপর, কোয়ান্টাম কম্পিউটার সেই কনফিগারেশনের শক্তি গণনা করে। সর্বনিম্ন শক্তি কনফিগারেশন পাওয়া না যাওয়া পর্যন্ত শাস্ত্রীয় অ্যালগরিদম পুনরাবৃত্তিমূলকভাবে সেই অনুমানটিকে সামঞ্জস্য করে। এইভাবে, স্থিতিশীল সর্বনিম্ন শক্তি অবস্থা গণনা করা হয়।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং হার্ডওয়্যার চলমান VQE অ্যালগরিদম সফলভাবে এর বাঁধাই শক্তি নির্ধারণ করেছে হাইড্রোজেন পরমাণুর চেইন এবং a এর শক্তি জলের অণু. যাইহোক, কোন গণনাই কোয়ান্টাম সুবিধা অর্জন করেনি - যা ঘটে যখন একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার এমন একটি গণনা করে যা একটি ক্লাসিক্যাল কম্পিউটার বাস্তবসম্মত সময়ের মধ্যে করতে পারে না।

সিমুলেটেড কোয়ান্টাম গণনা

এখন, NETL/Kentucky টিম অন্বেষণ করেছে যে কীভাবে একটি কার্বন ডাই অক্সাইড অণু অ্যামোনিয়া অণুর সাথে প্রতিক্রিয়া করে তা গণনা করতে কীভাবে VQE অ্যালগরিদম ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি একটি NISQ-তে প্রত্যাশিত শব্দের মাত্রা সহ কোয়ান্টাম গণনা অনুকরণ করার জন্য একটি ধ্রুপদী সুপার কম্পিউটার ব্যবহার করে জড়িত।

অতীতের অধ্যয়নগুলি কার্বন ক্যাপচারের জন্য কীভাবে অ্যামোনিয়া ব্যবহার করা যেতে পারে তা দেখেছে, তবে এটি অসম্ভাব্য যে এই প্রক্রিয়াগুলি বড় আকারের ভিত্তিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, অ্যামাইনস - জটিল অণু যা অ্যামোনিয়ার অনুরূপ - বড় আকারের ব্যবহারের সম্ভাবনা দেখায়। ফলস্বরূপ, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং অ্যামোনিয়া কীভাবে প্রতিক্রিয়া করে তা অধ্যয়ন করা আরও জটিল অ্যামাইন জড়িত প্রতিক্রিয়াগুলি অধ্যয়নের জন্য VQE ব্যবহার করার দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রথম পদক্ষেপ।

"আমাদের মডেলিং করার জন্য একটি প্রতিনিধি প্রতিক্রিয়া বাছাই করতে হবে," বলেছেন৷ ইউয়েহ-লিন লি, যিনি NETL-এ একজন দলের সদস্য। লি উল্লেখ করেছেন যে তাদের সরলীকৃত প্রতিক্রিয়া তাদের পরীক্ষা করতে দেয় যে বর্তমান কোয়ান্টাম কম্পিউটিং অ্যালগরিদম এবং ডিভাইসগুলি ক্রমবর্ধমান আণবিক আকারের সাথে কীভাবে ভাড়া নেয়: কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে অ্যামোনিয়া থেকে এনএইচ পর্যন্ত₂COOH অণু যা প্রতিক্রিয়া তৈরি করে।

যখন দলটি তাদের সিমুলেটেড কোয়ান্টাম অ্যালগরিদমের সাহায্যে কার্বন ডাই অক্সাইডের অ্যামোনিয়ার সাথে বিক্রিয়া করার রাসায়নিক পথ গণনা করতে সক্ষম হয়েছিল, এনএইচ-এর কম্পন শক্তির স্তরগুলি অর্জন করেছিল₂COOH কঠিন প্রমাণিত. তাদের সুপারকম্পিউটারটি তিন দিনের গণনার পর একটি উত্তর পেয়েছিল, দলটিকে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হতে দেয় যে যথেষ্ট কম শব্দ সহ একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার অনেক দ্রুত গণনা করতে সক্ষম হবে। অধিকন্তু, তারা দেখতে পেল যে পণ্যের অণু যদি আরও বড় হয় তবে একটি ক্লাসিক্যাল সুপার কম্পিউটার সমস্যা সমাধান করতে সক্ষম হবে না।

বাস্তব জীবনের অবস্থা

গবেষকরা উল্লেখ করেছেন যে শূন্য নয় তাপমাত্রায়, বাস্তব জীবনের পরিস্থিতিতে প্রতিক্রিয়া কীভাবে হবে তা বোঝার জন্য সুনির্দিষ্ট কম্পন শক্তির মাত্রা গণনা করা গুরুত্বপূর্ণ।

"আপনি যদি বাস্তবসম্মত পরিস্থিতিতে প্রতিক্রিয়া দেখতে চান তবে আপনার কেবলমাত্র মোট শক্তিই নয়, কম্পনের বৈশিষ্ট্যও প্রয়োজন," NETL-এ দলের সদস্য ডমিনিক আলফোনসো বলেছেন। "একটি শাস্ত্রীয় সিমুলেশন কম্পনের বৈশিষ্ট্যগুলি গণনা করতে সক্ষম নয়, যেখানে আমরা দেখাই যে একটি কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম এটি করতে পারে। সুতরাং এই পর্যায়েও, আমরা একটি কোয়ান্টাম সুবিধা দেখতে পারি।"

কার্বন ক্যাপচার কি হয়েছে?

বিদ্যমান কোয়ান্টাম কম্পিউটারগুলিতে কম্পন স্তরের ক্লাসিকভাবে নাগালের বাইরের সিমুলেশন সম্পাদন করার জন্য পর্যাপ্ত কিউবিট রয়েছে। যা দেখা বাকি থাকে তা হল এই ধরনের কোয়ান্টাম কম্পিউটারে গণনা করার জন্য যথেষ্ট কম শব্দ আছে কিনা - যদিও গোলমাল সিমুলেশন সাফল্যের পূর্বাভাস দেয়।

তবে কানভ সেটিয়া, যিনি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র ভিত্তিক কোয়ান্টাম কম্পিউটিং সফ্টওয়্যার সরবরাহকারীর প্রধান নির্বাহী কর্মকর্তা কিউব্রেড এবং একজন VQE বিশেষজ্ঞ, সন্দেহ প্রকাশ করেছেন যে NETL/Kentucky মডেল বিদ্যমান কোয়ান্টাম কম্পিউটারের সত্যিকারের শব্দের মাত্রা ক্যাপচার করে। সেতিয়া, যিনি গবেষণায় জড়িত নন, বলেছেন "অন্যান্য অনেক স্থাপত্যের সাম্প্রতিক অগ্রগতির পরিপ্রেক্ষিতে, কোয়ান্টাম কম্পিউটারে এই গবেষণাটি আগামী বছরগুলিতে করা সম্ভব হতে পারে।"

দলটি এখন বিদ্যমান কোয়ান্টাম কম্পিউটারে তাদের ধারনা বাস্তবায়নের জন্য আইবিএম কোয়ান্টামের সাথে সহযোগিতা করছে এবং আশাবাদী তারা একটি কোয়ান্টাম সুবিধা প্রদর্শন করতে পারে। তারা তাদের ফলাফল রিপোর্ট AVS কোয়ান্টাম সায়েন্স.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/carbon-capture-technology-could-benefit-from-quantum-computing/