محققان بریتانیایی: کوانتوم می‌تواند کاتالیزورها را در فرآیندهای شیمیایی شبیه‌سازی کند، اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهد.

محققان شرکت مهندسی کوانتومی Riverlane و شرکت فناوری پایدار جانسون متی اعلام کردند که الگوریتم‌های کوانتومی را برای شبیه‌سازی کاتالیزورهای مورد استفاده در فرآیندهای شیمیایی صنعتی توسعه داده‌اند. این شرکت ها می گویند کار آنها ممکن است اثرات زیست محیطی همه چیز از سلول های سوختی گرفته تا پتروشیمی ها و تولید هیدروژن را کاهش دهد.

تحقیق بود منتشر شده در Physical Review Research هفته گذشته و نشان داد که چگونه یک کامپیوتر کوانتومی تصحیح شده با خطا می تواند اکسید نیکل و اکسید پالادیوم را شبیه سازی کند. به گفته این شرکت ها، اینها مواد مهمی در کاتالیز ناهمگن هستند، فرآیندی که برای ایجاد طیف وسیعی از مواد شیمیایی و سوخت استفاده می شود.

الگوریتم ما شبیه‌سازی کوانتومی سیستم‌های حالت جامد بزرگ را با زمان‌های اجرا اغلب با سیستم‌های مولکولی بسیار کوچک‌تر ممکن می‌سازد. دکتر الکسی ایوانوف، دانشمند کوانتومی در این باره گفت: این کار راه را برای شبیه سازی های عملی آینده مواد در رایانه های کوانتومی تصحیح شده با خطا هموار می کند. ریورلین و نویسنده اصلی مقاله

شبیه سازی بسیاری از مواد در رایانه های معمولی به دلیل ماهیت پیچیده و کوانتومی آنها دشوار است. اینجاست که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند کمک کنند، اما تاکنون، بیشتر تحقیقات بر روی شبیه‌سازی مولکول‌ها متمرکز بوده است، نه مواد. این به این دلیل است که مواد ساختار اضافی مانند تقارن یا تناوب انتقالی دارند.

به گفته دکتر تام الابی، دانشمند تحقیق و توسعه، «روش‌های محاسباتی کلاسیک که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، اغلب بر تقریبی‌هایی تکیه می‌کنند که ممکن است برای مواد خاص، از جمله اکسیدهای فلزی با همبستگی قوی، به خوبی توجیه نشوند، که منجر به عملکرد نامطلوب می‌شود». جانسون متی.

دکتر راشل کربر، دانشمند ارشد جانسون متی، گفت: «شبیه‌سازی‌های کوانتومی می‌تواند وسیله‌ای برای مدل‌سازی بسیاری از این مواد که اغلب برای محققان در زمینه کاتالیزور و علم مواد به‌طور کلی مورد توجه است، فراهم کند.»

محققان از مفاهیم توسعه یافته در تحقیقات ماده متراکم محاسباتی کلاسیک برای توسعه الگوریتم کوانتومی جدید استفاده کردند.

در این کار، ما یک سوال از خود پرسیدیم: چگونه می توانیم یک الگوریتم مولکولی موجود را تغییر دهیم تا از ساختار ماده استفاده کنیم؟ ما متوجه شدیم که چگونه این کار را انجام دهیم و در نتیجه، اصلاحات ما در الگوریتم کوانتومی موجود، نیاز به منابع کوانتومی را کاهش می‌دهد. دکتر کریستف ساندرهاف، دانشمند ارشد کوانتومی در Riverlane و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: بنابراین، کامپیوترهای کوانتومی آینده به کیوبیت‌های بسیار کمتر و عمق مدار کمتری نیاز دارند، در مقایسه با الگوریتم‌های کوانتومی قبلی بدون هیچ تغییری. اخطار اصلی در اینجا این است که باید منتظر بمانیم تا کسی واقعاً یک کامپیوتر کوانتومی تصحیح شده خطا به اندازه کافی بزرگ بسازد.

رایانه های کوانتومی امروزی حداکثر چند صد بیت کوانتومی (کیوبیت) دارند که کارایی این ماشین ها را محدود می کند. اما رایانه‌های کوانتومی باید برای رسیدن به تصحیح خطا و باز کردن قفل برنامه‌های کاربردی در صنایع مختلف، با مرتبه‌ای بزرگتر شوند.

برای اینکه زودتر به تصحیح خطا برسد، Riverlane در حال ساخت یک سیستم عامل برای رایانه‌های کوانتومی تصحیح شده خطا است که شامل یک سیستم کنترل (برای کنترل و کالیبره کردن میلیون‌ها کیوبیت مورد نیاز) و رمزگشاهای سریع (برای جلوگیری از انتشار خطاها و بی‌فایده‌شدن محاسبات) است. هنگامی که این کامپیوترهای کوانتومی تصحیح شده با خطا آماده هستند، ما همچنین به الگوریتم‌های کوانتومی تحمل‌پذیر خطا نیاز داریم تا برای اجرا بر روی این ماشین‌ها آماده باشیم.

ایوانوف گفت: «ما باید برای باز کردن موارد کاربردی مفید رایانه‌های کوانتومی تلاش کنیم. اگر به بهبود بیشتر الگوریتم‌های کوانتومی ادامه دهیم، دیگر نیازی به ساخت چنین کامپیوتر کوانتومی عظیمی برای کاربردهای مفید نداریم.»

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://insidehpc.com/2023/03/uk-researchers-quantum-can-simulate-catalysts-in-chemical-processes-cut-environmental-impacts/