Inside Quantum Technologyn "Inside Scoop:" kvantti- ja ilmastonmuutostiede

Ilmastonmuutos on yksi niistä suurimmat haasteet Ihmiskunta kohtaa nykyään, ja tutkijat ympäri maailmaa työskentelevät väsymättä ymmärtääkseen sen syitä ja löytääkseen ratkaisuja. Yksi tutkimusalue, joka on erityisen lupaava ratkaisu, on kvanttilaskenta. Tämä huipputeknologia voi mullistaa ymmärryksemme ilmastonmuutoksesta ja auttaa meitä kehittämään tehokkaampia strategioita sen vaikutusten lieventämiseksi. "Kun jotkin kvanttilaskentateknologiat kypsyvät, ne voisivat nopeuttaa, tehostaa ja ottaa käyttöön innovatiivisia ratkaisuja, jotka edistävät kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistä, sekä uusia energian varastointiratkaisuja ja uusia kierrätystekniikoita - vain muutamia mainitakseni", selitti. Maëva Ghonda, Quantum AI Instituten puheenjohtaja ja kestävän kehityksen asiantuntija ja Quantum Computing Climate Change Advisory Boardin puheenjohtaja. IEEE Quantum, johtava kansainvälinen kvanttilaskentaverkko.

Parempien mallien tekeminen

Koska ilmastonmuutostieteeseen liittyy lukuisia muuttujia, lämpötilan noususta valtamerten happamuuteen, ennustettujen vaihteluiden mallintaminen ajan mittaan voi olla haastavaa. Nämä mallit ovat uskomattoman monimutkaisia, ja jopa tehokkaimmilla supertietokoneilla on vaikeuksia käyttää niitä ajoissa. Kvanttitietokoneilla on kuitenkin potentiaalia suorittaa nämä simulaatiot paljon nopeammin ja tarkemmin kuin perinteiset tietokoneet. Käyttämällä nestedynamiikkaan perustuva Simulaatioiden avulla kvanttitietokoneet voivat tarjota paljon yksityiskohtaisemman ja tarkemman kuvan siitä, kuinka maapallon ilmasto muuttuu ja miten se todennäköisesti muuttuu tulevaisuudessa. Koska kvanttilaskennan ennustetaan tehostavan myös mallien ja simulaatioiden optimointia, tätä optimointia voitaisiin käyttää myös erilaisten ilmastonmuutoksen tieteellisten mallien parantamiseen, jolloin tutkijat voivat oppia lisää mahdollisista tuloksista.

Energiaverkkojen käynnistäminen

Toinen alue, jolla kvanttilaskenta voisi vaikuttaa merkittävästi ilmastonmuutostutkimukseen, on tehokkaampien ja kestävämpien energiajärjestelmien kehittäminen. Yksi uusiutuvan energian teknologioiden, kuten tuuli- ja aurinkovoiman, suurimmista haasteista on niiden ajoittainen luonne – ne tuottavat energiaa tuulen puhaltaessa tai auringon paistaessa, mutta eivät välttämättä silloin, kun tarvitsemme sitä. Kvanttilaskenta-algoritmit voivat auttaa määrittämään paikat, jotka sopivat paremmin näiden uusiutuvien energialähteiden talteenottoon, mikä lisää tuottoa. Kuten Markus Pflitsch, toimitusjohtaja Terra Quantum, kirjoitti äskettäin Forbes artikkeli: "Kvanttilaskenta voi mahdollistaa tarkempia sääsimulaatioita, jotka perustuvat satojen vuosien historiallisiin säätietoihin, mikä auttaa ennustamaan tietyn ajanjakson energiantuotannon, mikä eliminoi tai vähentää verkon epävakautta. Paremman verkon tasapainotuksen ja toimitusennusteiden avulla kvanttiteknologia voisi nopeuttaa uusiutuvien energialähteiden käyttöä.

Kvanttilaskenta voi myös auttaa luomaan energiatehokkaampia elektronisia laitteita. Kvanttilaskentaa voitaisiin käyttää esimerkiksi suunnittelemaan parempia akkuja, jotka pystyvät varastoimaan energiaa tehokkaammin, tai kehittämään tehokkaampia aurinkopaneeleja, jotka voivat tuottaa enemmän energiaa samalla määrällä auringonvaloa. Koska kvanttilaskenta on jo osoittanut uskomatonta menestystä kemiallisessa analyysissä ja materiaalitieteessä, se voi muuttaa peliä tehokkaampien materiaalien valmistamisessa. "Niin monet vähähiiliset teknologiat sisältävät monimutkaisia ​​järjestelmiä, erityisesti kemian ja materiaalitieteen alalla, joita kukaan ei täysin ymmärrä", selittää Jeremy O'Brien, toimitusjohtaja ja perustaja. PsiQuantum tuoreessa artikkelissa McKinsey Digital. "Kaikki etsivät uutta katalyyttiä tai elektrolyyttiä, joka mahdollistaa halvemman hiilen talteenoton tai parempia sähköakkuja. Juuri nyt meidän on testattava tuhansia molekyyliyhdistelmiä, mikä tarkoittaa pitkiä ja äärimmäisen kalliita laboratoriokokeiluja, joissa on usein pettymys, marginaalisia parannuksia. Sen sijaan kvanttilaskenta voisi virtaviivaistaa tätä prosessia ja luoda vihreämpiä laitteita, jotka voisivat toimia autoissamme, kodeissamme ja kaupungeissamme.

Kaasupäästöjen vähentäminen

Mallinnuksen ja materiaalitieteen lisäksi kvanttilaskentaa voitaisiin käyttää ilmastonmuutoksen vaikutusten lieventämiseen kehittämällä tehokkaampia ja kestävämpiä liikennejärjestelmiä. Käyttämällä kvanttialgoritmeja esimerkiksi liikenteen sujuvuuden optimointiin ja ruuhkien vähentämiseen voi olla mahdollista vähentää autojen ja kuorma-autojen päästöjä, jotka ovat merkittäviä kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttajia. "Liikeessä istuvat ajoneuvot kuluttavat runsaasti polttoainetta, mutta ne eivät tuota positiivista tulosta", Pflitsch lisäsi artikkelissaan. "Kvanttiteknologia voi pystyä suunnittelemaan reittejä tehokkaammin käyttämällä historiallisia tietoja ja reaaliaikaisia ​​tietoja, jotta ajoneuvot pysyvät ruuhkassa ja polttoainetehokkaimmilla reiteillä." Koska maailman väestö kasvaa merkittävästi, tarvitsemme parempia energiainfrastruktuureja kaupungeillemme ja maillemme. Näitä infrastruktuureja on vaikea kehittää ja skaalata, jolloin kvanttilaskenta voi olla hyödyllistä. Käyttämällä erilaisia ​​algoritmeja kvanttilaskenta voisi näyttää kuinka rakentaa tehokkaimmat ja energiatehokkaimmat verkot kasvaville kaupungeillemme.

Mitä kvanttilaskentayritykset tekevät tällä hetkellä ilmastonmuutostieteen kanssa

Monet erilaiset kvanttilaskentayritykset ja -organisaatiot pyrkivät soveltamaan kvanttilaskentaa ilmastonmuutostieteeseen. Yritykset, kuten IBM ja Riverlane on jo olemassa tutkimusohjelmia, joissa pyritään käyttämään kvanttilaskentaa akun käyttöiän ja tehokkuuden parantamiseen. Muut, kuten IEEE Quantum, järjestää ilmastonmuutoshuippukokouksia. Itse asiassa maaliskuu 2023 on IEEE Quantumin kvanttilaskenta-ilmastonmuutoksen toinen vuosi. Kokous. Ghonda johti tämän tapahtuman luomista ja näkee edelleen lupauksensa joka vuosi. "Mertävä muutos on mahdollista vain yhteisellä, yhteistyöllä, jonka monikansalliset julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuudet mahdollistavat", hän lisäsi. Tällaiset tapahtumat voivat auttaa pitämään ilmastonmuutostieteen yleisenä käyttökohteena useille kvanttilaskentayrityksille, organisaatioille ja jopa kansallisille hallituksille.

Ghondan osalta on toteutettava muita lopullisempia toimia, jos kvanttilaskenta todella voisi hyötyä ilmastonmuutoksesta. "Tarvitaan rohkeita toimia, jos kvanttilaskenta auttaisi luomaan ympäristöystävällisempiä politiikkoja", hän totesi. "Ehdotan uuden tieteenalan luomista: kvantti-ilmastotiede. Määritelmäni tälle uudelle tieteenalalle, jota olen ehdottanut, on seuraava: kvantti-ilmastotiede on nouseva ala, joka koskee kvanttivaikutusten laskemista ilmastojärjestelmiin. Lainsäädäntö ja sääntelykannustimet, jotka edistävät kvantti-ilmastotieteitä, voivat auttaa nopeuttamaan kvanttilaskennan tutkimusta ja kehitystä ilmaston lieventämiseen liittyvissä käyttötapauksissa.

Kenna Hughes-Castleberry on Inside Quantum Technologyn ja JILAn Science Communicatorin (kumppanuus Colorado Boulderin yliopiston ja NISTin välillä) kirjoittaja. Hänen kirjoitustyylinsä sisältävät syväteknologiaa, metaversumia ja kvanttitekniikkaa.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Tulevaisuuden lyöminen Adryenn Ashley. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/