Inside Quantum Technology "Inside Scoop:" علم کوانتومی و تغییرات آب و هوایی

تغییر اقلیم یکی از این موارد است بزرگترین چالش ها امروزه با بشریت مواجه است و دانشمندان در سراسر جهان به طور خستگی ناپذیری برای درک علل آن و یافتن راه حل تلاش می کنند. یکی از حوزه‌های تحقیقاتی که راه‌حل امیدوارکننده‌ای است، محاسبات کوانتومی است. این فناوری پیشرفته این پتانسیل را دارد که درک ما از تغییرات آب و هوا را متحول کند و به ما کمک کند تا استراتژی‌های مؤثرتری برای کاهش اثرات آن ایجاد کنیم. با بلوغ برخی از فناوری‌های محاسباتی کوانتومی، آنها می‌توانند راه‌حل‌های نوآورانه‌ای را که به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) و همچنین راه‌حل‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی و فناوری‌های بازیافت جدید کمک می‌کنند، تسریع، تقویت و معرفی کنند. ماوا گوندا، رئیس مؤسسه هوش مصنوعی کوانتومی و کارشناس پایداری و رئیس هیئت مشورتی تغییر اقلیم محاسبات کوانتومی برای IEEE کوانتومی، یک شبکه محاسبات کوانتومی بین المللی پیشرو.

ساخت مدل های بهتر

از آنجایی که علم تغییرات آب و هوا شامل مجموعه ای از متغیرها، از افزایش دما گرفته تا اسیدیته اقیانوس ها است، مدل سازی نوسانات پیش بینی شده در طول زمان می تواند چالش برانگیز باشد. این مدل‌ها بسیار پیچیده هستند و حتی قوی‌ترین ابررایانه‌ها برای اجرای به موقع آن‌ها تلاش می‌کنند. با این حال، رایانه‌های کوانتومی پتانسیل انجام این شبیه‌سازی‌ها را بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر از رایانه‌های سنتی دارند. با استفاده از مبتنی بر دینامیک سیالات شبیه‌سازی‌ها، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند تصویر بسیار دقیق‌تر و دقیق‌تری از چگونگی تغییر آب و هوای زمین و چگونگی تغییر احتمالی آن در آینده ارائه دهند. از آنجایی که محاسبات کوانتومی همچنین برای تقویت بهینه‌سازی برای مدل‌ها و شبیه‌سازی‌ها پیش‌بینی می‌شود، این بهینه‌سازی همچنین می‌تواند برای بهبود مدل‌های مختلف علمی تغییرات آب و هوا مورد استفاده قرار گیرد و به محققان این امکان را می‌دهد تا در مورد نتایج احتمالی اطلاعات بیشتری کسب کنند.

برق رسانی به شبکه های انرژی

حوزه دیگری که محاسبات کوانتومی می تواند تأثیر قابل توجهی بر تحقیقات تغییرات آب و هوا داشته باشد، توسعه سیستم های انرژی کارآمدتر و پایدار است. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌هایی که فناوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر مانند باد و انرژی خورشیدی با آن مواجه هستند، ماهیت متناوب آن‌ها است – آنها در زمان وزش باد یا خورشید انرژی تولید می‌کنند، اما نه لزوماً زمانی که ما به آن نیاز داریم. الگوریتم‌های محاسبات کوانتومی می‌توانند به تعیین مکان‌هایی که برای برداشت این منابع انرژی تجدیدپذیر بهتر هستند، کمک کنند و خروجی را افزایش دهند. همانطور که مارکوس پفلیچ، مدیر عامل شرکت ترا کوانتوم، اخیراً نوشت فوربس مقاله: «محاسبات کوانتومی می‌تواند شبیه‌سازی‌های دقیق‌تر آب‌وهوا را بر اساس صدها سال داده‌های تاریخی آب‌وهوا برای کمک به پیش‌بینی تولید انرژی در یک بازه زمانی خاص، حذف یا کاهش ناپایداری شبکه، فعال کند. از طریق توازن شبکه و پیش‌بینی‌های عرضه بهتر، فناوری کوانتومی می‌تواند استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را تسریع کند.

محاسبات کوانتومی همچنین می تواند به ایجاد دستگاه های الکترونیکی با انرژی کارآمدتر کمک کند. به عنوان مثال، محاسبات کوانتومی می‌تواند برای طراحی باتری‌های بهتری که می‌توانند انرژی را به طور موثرتری ذخیره کنند یا برای توسعه پانل‌های خورشیدی کارآمدتر که می‌توانند انرژی بیشتری از همان مقدار نور خورشید تولید کنند، استفاده شود. از آنجایی که محاسبات کوانتومی در حال حاضر موفقیت باورنکردنی در تجزیه و تحلیل شیمیایی و علم مواد نشان می‌دهد، می‌تواند در ساخت مواد کارآمدتر بازی را تغییر دهد. جرمی اوبراین، مدیر عامل و یکی از بنیانگذاران، توضیح داد: «بسیاری از فناوری‌های کم کربن شامل سیستم‌های پیچیده، به‌ویژه در مورد شیمی و علم مواد هستند که هیچ‌کس به طور کامل آن‌ها را درک نمی‌کند. PsiQuantum در مقاله اخیر برای مک کینزی دیجیتال. «همه در تلاش هستند تا یک کاتالیزور یا الکترولیت جدید پیدا کنند که به ما جذب کربن ارزان‌تر یا باتری‌های الکتریکی بهتر بدهد. در حال حاضر، ما باید هزاران ترکیب مولکولی را آزمایش کنیم، که به معنای آزمایش‌های آزمایشی و خطای طولانی و بسیار گران‌قیمت است، با پیشرفت‌های ناامیدکننده و حاشیه‌ای. در عوض، محاسبات کوانتومی می‌تواند این فرآیند را ساده‌تر کند و دستگاه‌های سبزتری ایجاد کند که می‌توانند ماشین‌ها، خانه‌ها و شهرهای ما را تامین کنند.

کاهش انتشار گاز

علاوه بر مدل‌سازی و علوم مواد، محاسبات کوانتومی نیز می‌تواند برای کمک به کاهش اثرات تغییرات آب و هوایی با توسعه سیستم‌های حمل و نقل کارآمدتر و پایدار مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال، با استفاده از الگوریتم‌های کوانتومی برای بهینه‌سازی جریان ترافیک و کاهش ازدحام، ممکن است بتوان انتشار گازهای گلخانه‌ای از خودروها و کامیون‌ها را که سهم عمده‌ای در انتشار گازهای گلخانه‌ای دارند، کاهش داد. Pflitsch در مقاله خود افزود: "وسایل نقلیه ای که در ترافیک نشسته اند مقادیر زیادی سوخت مصرف می کنند در حالی که هیچ نتیجه مثبتی ندارند." فناوری کوانتومی ممکن است بتواند با استفاده از داده‌های تاریخی و ورودی‌های بی‌درنگ، مسیرها را به‌طور مؤثرتری برنامه‌ریزی کند تا وسایل نقلیه را در اطراف راهبندان‌ها و کم‌مصرف‌ترین مسیرها حفظ کند.» از آنجا که جمعیت جهان به طور قابل توجهی در حال افزایش است، ما به زیرساخت های انرژی بهتری برای شهرها و کشورهای خود نیاز خواهیم داشت. توسعه و مقیاس این زیرساخت ها دشوار خواهد بود، جایی که محاسبات کوانتومی می تواند مفید باشد. با استفاده از الگوریتم‌های مختلف، محاسبات کوانتومی می‌تواند نشان دهد که چگونه می‌توان مؤثرترین و کم مصرف‌ترین شبکه‌ها را برای شهرهای در حال رشد خود ساخت.

کاری که شرکت‌های محاسبات کوانتومی در حال حاضر با علم تغییر اقلیم انجام می‌دهند

بسیاری از شرکت‌ها و سازمان‌های محاسباتی کوانتومی مختلف به دنبال استفاده از محاسبات کوانتومی در علم تغییرات آب و هوا هستند. کسب و کارهایی مانند IBM و ریورلین در حال حاضر برنامه‌های تحقیقاتی به دنبال استفاده از محاسبات کوانتومی برای بهبود عمر و کارایی باتری وجود دارد. دیگران، مانند IEEE کوانتومی، برگزاری اجلاس تغییرات آب و هوا. در واقع، مارس 2023 دومین سال تغییر اقلیم کوانتومی IEEE Quantum است. اجلاس - همایش. Ghonda رهبری ایجاد این رویداد را بر عهده داشت و همچنان هر سال شاهد وعده آن است. وی افزود: «تغییر قابل توجه تنها با تلاش مشترک و مشترک که توسط مشارکت های چند ملیتی دولتی و خصوصی امکان پذیر است، امکان پذیر خواهد بود. رویدادهایی مانند این می توانند به حفظ علم تغییرات آب و هوا به عنوان یک مورد استفاده رایج برای شرکت ها، سازمان ها و حتی دولت های ملی مختلف محاسبات کوانتومی کمک کنند.

برای گوندا، اگر محاسبات کوانتومی واقعاً بتواند به نفع تغییرات آب و هوایی باشد، باید گام‌های قطعی‌تری دیگری برداشته شود. او اظهار داشت: «اگر قرار است محاسبات کوانتومی به ایجاد سیاست‌های سازگارتر با محیط‌زیست کمک کند، اقدامات جسورانه مورد نیاز است. من ایجاد یک رشته جدید را پیشنهاد می کنم: علم آب و هوای کوانتومی. تعریف من از این رشته جدید که پیشنهاد کرده ام به شرح زیر است: علم آب و هوای کوانتومی یک رشته نوظهور است که با محاسبه اثرات کوانتومی بر سیستم های آب و هوایی مرتبط است. قوانین و مشوق‌های نظارتی که علم آب و هوای کوانتومی را ترویج می‌کنند می‌توانند به تسریع تحقیق و توسعه محاسبات کوانتومی برای موارد استفاده در کاهش آب و هوا کمک کنند.»

کنا هیوز-کستلبری نویسنده کارکنان Inside Quantum Technology و ارتباط دهنده علوم در JILA (شرکتی بین دانشگاه کلرادو بولدر و NIST) است. ضربات نویسندگی او شامل فناوری عمیق، متاورس و فناوری کوانتومی است.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• ضرب کردن آینده با آدرین اشلی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/