Το "Inside Scoop" της Inside Quantum Technology: Επιστήμη της κβαντικής και της κλιματικής αλλαγής

Η κλιματική αλλαγή είναι ένα από τα μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα σήμερα, και οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο εργάζονται ακούραστα για να κατανοήσουν τις αιτίες της και να βρουν λύσεις. Ένας τομέας έρευνας που είναι μια πολλά υποσχόμενη λύση είναι οι κβαντικοί υπολογιστές. Αυτή η τεχνολογία αιχμής έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για την κλιματική αλλαγή και να μας βοηθήσει να αναπτύξουμε πιο αποτελεσματικές στρατηγικές για τον μετριασμό των επιπτώσεών της. «Καθώς ορισμένες τεχνολογίες κβαντικών υπολογιστών ωριμάζουν, θα μπορούσαν να επιταχύνουν, να βελτιώσουν και να εισαγάγουν καινοτόμες λύσεις που συμβάλλουν στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου (GHG), καθώς και νέες λύσεις αποθήκευσης ενέργειας και νέες τεχνολογίες ανακύκλωσης – για να αναφέρουμε μόνο μερικές», εξήγησε. Maëva Ghonda, Πρόεδρος του Quantum AI Institute και Sustainability Expert και Πρόεδρος του Quantum Computing Climate Change Advisory Board για IEEE Quantum, ένα κορυφαίο διεθνές δίκτυο κβαντικών υπολογιστών.

Κάνοντας καλύτερα μοντέλα

Επειδή η επιστήμη της κλιματικής αλλαγής περιλαμβάνει μια ολόκληρη σειρά από μεταβλητές, από την αύξηση της θερμοκρασίας έως την οξύτητα των ωκεανών, η μοντελοποίηση των προβλεπόμενων διακυμάνσεων με την πάροδο του χρόνου μπορεί να είναι προκλητική. Αυτά τα μοντέλα είναι απίστευτα πολύπλοκα και ακόμη και οι πιο ισχυροί υπερυπολογιστές δυσκολεύονται να τα εκτελέσουν έγκαιρα. Ωστόσο, οι κβαντικοί υπολογιστές έχουν τη δυνατότητα να εκτελούν αυτές τις προσομοιώσεις πολύ πιο γρήγορα και με ακρίβεια από τους παραδοσιακούς υπολογιστές. Με τη χρήση με βάση τη ρευστοδυναμική προσομοιώσεις, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να παρέχουν μια πολύ πιο λεπτομερή και ακριβή εικόνα για το πώς αλλάζει το κλίμα της Γης και πώς είναι πιθανό να αλλάξει στο μέλλον. Καθώς ο κβαντικός υπολογιστής προβλέπεται επίσης ότι θα ενισχύσει τη βελτιστοποίηση για μοντέλα και προσομοιώσεις, αυτή η βελτιστοποίηση θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση διαφόρων επιστημονικών μοντέλων για την κλιματική αλλαγή, επιτρέποντας στους ερευνητές να μάθουν περισσότερα για πιθανά αποτελέσματα.

Ενεργοποίηση ενεργειακών δικτύων

Ένας άλλος τομέας όπου ο κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην έρευνα για την κλιματική αλλαγή είναι η ανάπτυξη πιο αποδοτικών και βιώσιμων ενεργειακών συστημάτων. Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι η διαλείπουσα φύση τους – παράγουν ενέργεια όταν φυσάει ο άνεμος ή ο ήλιος λάμπει, αλλά όχι απαραίτητα όταν τη χρειαζόμαστε. Οι αλγόριθμοι κβαντικών υπολογιστών μπορούν να βοηθήσουν στον προσδιορισμό τοποθεσιών που είναι καλύτερες για τη συλλογή αυτών των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αυξάνοντας την παραγωγή. Όπως δήλωσε ο Markus Pflitsch, Διευθύνων Σύμβουλος της Terra Quantum, έγραψε σε πρόσφατο Forbes άρθρο: «Ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να επιτρέψει πιο ακριβείς προσομοιώσεις καιρού που βασίζονται σε ιστορικά καιρικά δεδομένα εκατοντάδων ετών για να βοηθήσουν στην πρόβλεψη της παραγωγής ενέργειας ενός συγκεκριμένου χρονικού πλαισίου, εξαλείφοντας ή μειώνοντας την αστάθεια του δικτύου. Μέσω της καλύτερης εξισορρόπησης του δικτύου και των προβλέψεων εφοδιασμού, η κβαντική τεχνολογία θα μπορούσε να επιταχύνει τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας».

Ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί επίσης να βοηθήσει στη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών με μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση. Για παράδειγμα, ο κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό καλύτερων μπαταριών που μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια πιο αποτελεσματικά ή για την ανάπτυξη πιο αποδοτικών ηλιακών συλλεκτών που μπορούν να παράγουν περισσότερη ενέργεια από την ίδια ποσότητα ηλιακού φωτός. Καθώς ο κβαντικός υπολογιστής δείχνει ήδη απίστευτη επιτυχία στη χημική ανάλυση και στην επιστήμη των υλικών, θα μπορούσε να αλλάξει το παιχνίδι στη δημιουργία πιο αποτελεσματικών υλικών. «Τόσες πολλές τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών άνθρακα περιλαμβάνουν πολύπλοκα συστήματα, ιδιαίτερα γύρω από τη χημεία και την επιστήμη των υλικών, τα οποία κανείς δεν κατανοεί πλήρως», εξήγησε ο Jeremy O'Brien, Διευθύνων Σύμβουλος και συνιδρυτής του PsiQuantum σε πρόσφατο άρθρο για McKinsey Digital. «Όλοι προσπαθούν να βρουν έναν νέο καταλύτη ή ηλεκτρολύτη που θα μας δώσει φθηνότερη δέσμευση άνθρακα ή καλύτερες ηλεκτρικές μπαταρίες. Αυτή τη στιγμή, πρέπει να δοκιμάσουμε χιλιάδες μοριακούς συνδυασμούς, πράγμα που σημαίνει μακρά και εξαιρετικά δαπανηρά εργαστηριακά πειράματα δοκιμών και σφαλμάτων, με συχνά απογοητευτικές, οριακές βελτιώσεις». Αντίθετα, ο κβαντικός υπολογισμός θα μπορούσε να εξορθολογίσει αυτή τη διαδικασία, δημιουργώντας πιο πράσινες συσκευές που θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν τα αυτοκίνητα, τα σπίτια και τις πόλεις μας.

Μείωση των εκπομπών αερίων

Εκτός από τη μοντελοποίηση και τις επιστήμες υλικών, ο κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να μετριάσει τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής αναπτύσσοντας πιο αποτελεσματικά και βιώσιμα συστήματα μεταφορών. Χρησιμοποιώντας κβαντικούς αλγόριθμους για τη βελτιστοποίηση της ροής της κυκλοφορίας και τη μείωση της συμφόρησης, για παράδειγμα, μπορεί να είναι δυνατή η μείωση των εκπομπών από αυτοκίνητα και φορτηγά, τα οποία συμβάλλουν σημαντικά στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. «Τα οχήματα που κάθονται στην κυκλοφορία καταναλώνουν άφθονες ποσότητες καυσίμου χωρίς να παράγουν κανένα θετικό αποτέλεσμα», πρόσθεσε ο Pflitsch στο άρθρο του. "Η Quantum tech μπορεί να είναι σε θέση να σχεδιάζει πιο αποτελεσματικά διαδρομές χρησιμοποιώντας ιστορικά δεδομένα και δεδομένα σε πραγματικό χρόνο για να κρατήσει τα οχήματα να κυκλοφορούν γύρω από μποτιλιαρίσματα και στις πιο αποδοτικές διαδρομές καυσίμου." Επειδή ο πληθυσμός του κόσμου αυξάνεται σημαντικά, θα χρειαστούμε καλύτερες ενεργειακές υποδομές για τις πόλεις και τις χώρες μας. Αυτές οι υποδομές θα είναι δύσκολο να αναπτυχθούν και να κλιμακωθούν, όπου ο κβαντικός υπολογισμός θα μπορούσε να είναι χρήσιμος. Χρησιμοποιώντας διάφορους αλγόριθμους, ο κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να δείξει πώς να δημιουργήσουμε τα πιο αποτελεσματικά και ενεργειακά αποδοτικά δίκτυα για τις αναπτυσσόμενες πόλεις μας.

Τι κάνουν επί του παρόντος οι εταιρείες κβαντικών υπολογιστών με την Επιστήμη της Κλιματικής Αλλαγής

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές εταιρείες και οργανισμοί κβαντικών υπολογιστών που εξετάζουν την εφαρμογή του κβαντικού υπολογιστή στην επιστήμη της κλιματικής αλλαγής. Επιχειρήσεις όπως η IBM και Riverlane διαθέτουν ήδη ερευνητικά προγράμματα που επιδιώκουν τη χρήση κβαντικών υπολογιστών για τη βελτίωση της διάρκειας ζωής και της απόδοσης της μπαταρίας. Άλλοι, όπως το IEEE Quantum, διεξαγωγή συνόδων κορυφής για την κλιματική αλλαγή. Στην πραγματικότητα, ο Μάρτιος του 2023 σηματοδοτεί το δεύτερο έτος του Quantum Computing Climate Change της IEEE Quantum Κορυφή. Η Ghonda ηγήθηκε της δημιουργίας αυτής της εκδήλωσης και συνεχίζει να βλέπει την υπόσχεσή της κάθε χρόνο. «Σημαντική αλλαγή θα είναι δυνατή μόνο με ενωμένη, συλλογική προσπάθεια που θα επιτραπεί από πολυεθνικές συμπράξεις δημόσιου και ιδιωτικού τομέα», πρόσθεσε. Γεγονότα όπως αυτά μπορούν να βοηθήσουν στη διατήρηση της επιστήμης της κλιματικής αλλαγής ως διαδεδομένης χρήσης για διάφορες εταιρείες, οργανισμούς κβαντικών υπολογιστών, ακόμη και εθνικές κυβερνήσεις.

Για την Γκόντα, πρέπει να ληφθούν άλλα πιο οριστικά βήματα εάν η κβαντική πληροφορική θα μπορούσε πραγματικά να ωφελήσει την κλιματική αλλαγή. «Απαιτούνται τολμηρές ενέργειες εάν ο κβαντικός υπολογιστής θέλει να βοηθήσει στη δημιουργία πιο φιλικών προς το περιβάλλον πολιτικών», δήλωσε. «Προτείνω τη δημιουργία μιας νέας πειθαρχίας: κβαντική επιστήμη του κλίματος. Ο ορισμός μου για αυτόν τον νέο κλάδο που έχω προτείνει είναι ο εξής: η κβαντική επιστήμη του κλίματος είναι ένα αναδυόμενο πεδίο που ασχολείται με τον υπολογισμό των κβαντικών επιδράσεων στα κλιματικά συστήματα. Η νομοθεσία και τα ρυθμιστικά κίνητρα που προωθούν την επιστήμη του κβαντικού κλίματος θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επιτάχυνση της έρευνας και ανάπτυξης κβαντικών υπολογιστών για περιπτώσεις χρήσης μετριασμού του κλίματος.»

Ο Kenna Hughes-Castleberry είναι συγγραφέας προσωπικού στο Inside Quantum Technology και Επιστήμονας Επικοινωνίας στο JILA (μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου του Κολοράντο Boulder και του NIST). Τα συγγραφικά της beats περιλαμβάνουν τη βαθιά τεχνολογία, το μετασύμπαν και την κβαντική τεχνολογία.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/