यूके के शोधकर्ता: क्वांटम रासायनिक प्रक्रियाओं में उत्प्रेरक का अनुकरण कर सकता है, पर्यावरणीय प्रभावों में कटौती कर सकता है

रिवरलेन क्वांटम इंजीनियरिंग कंपनी और सस्टेनेबल टेक्नोलॉजी कंपनी जॉनसन मैथे के शोधकर्ताओं ने घोषणा की कि उन्होंने औद्योगिक रासायनिक प्रक्रियाओं में प्रयुक्त उत्प्रेरकों का अनुकरण करने के लिए क्वांटम एल्गोरिदम विकसित किया है। कंपनियों का कहना है कि उनका काम ईंधन कोशिकाओं से लेकर पेट्रोकेमिकल और हाइड्रोजन उत्पादन तक हर चीज के पर्यावरणीय प्रभाव को कम कर सकता है।

शोध था भौतिक समीक्षा अनुसंधान में प्रकाशित पिछले सप्ताह और प्रदर्शित करता है कि कैसे एक त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटर निकल ऑक्साइड और पैलेडियम ऑक्साइड का अनुकरण कर सकता है। कंपनियों के अनुसार, विषम कटैलिसीस में ये महत्वपूर्ण सामग्रियां हैं, एक प्रक्रिया जिसका उपयोग रसायनों और ईंधन की एक विस्तृत श्रृंखला बनाने के लिए किया जाता है।

"हमारा एल्गोरिदम बड़े ठोस-राज्य प्रणालियों के क्वांटम सिमुलेशन को रनटाइम के साथ सक्षम बनाता है जो अक्सर बहुत छोटे आणविक प्रणालियों से जुड़ा होता है। यह कार्य त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटरों पर सामग्री के भविष्य के व्यावहारिक सिमुलेशन की दिशा में मार्ग प्रशस्त करता है, ”क्वांटम वैज्ञानिक डॉ। अलेक्सी इवानोव ने कहा। रिवरलेन और कागज के प्रमुख लेखक।

कई सामग्रियों को उनके जटिल, क्वांटम प्रकृति के कारण सामान्य कंप्यूटरों पर अनुकरण करना मुश्किल होता है। यह वह जगह है जहाँ क्वांटम कंप्यूटर मदद कर सकते हैं, लेकिन अब तक, अधिकांश शोधों ने अणुओं के अनुकरण पर ध्यान केंद्रित किया है, सामग्री पर नहीं। इसका कारण यह है कि सामग्री में अतिरिक्त संरचना होती है, जैसे अनुवाद संबंधी समरूपता या आवधिकता।

"आम तौर पर उपयोग की जाने वाली शास्त्रीय कम्प्यूटेशनल विधियां अक्सर अनुमानों पर भरोसा करती हैं जो कुछ सामग्रियों के लिए उचित रूप से उचित नहीं हो सकती हैं, जिनमें दृढ़ता से सहसंबंधित धातु ऑक्साइड शामिल हैं, जो असंतोषजनक प्रदर्शन के लिए अग्रणी हैं," डॉ। टॉम एलाबी, एक आर एंड डी वैज्ञानिक के अनुसार जॉनसन मैथेय.

जॉनसन मैथे के वरिष्ठ वैज्ञानिक डॉ. राचेल कर्बर ने कहा: "क्वांटम सिमुलेशन हमें इनमें से कई सामग्रियों को मॉडल करने का एक साधन प्रदान कर सकता है, जो आमतौर पर कटैलिसीस और सामग्री विज्ञान में शोधकर्ताओं के लिए बहुत रुचि रखते हैं।"

शोधकर्ताओं ने नए क्वांटम एल्गोरिदम को विकसित करने के लिए शास्त्रीय कम्प्यूटेशनल संघनित पदार्थ अनुसंधान में विकसित अवधारणाओं का लाभ उठाया।

"इस काम में, हमने खुद से एक सवाल पूछा: हम सामग्री की संरचना का लाभ उठाने के लिए मौजूदा आण्विक एल्गोरिदम को कैसे संशोधित कर सकते हैं? हमने यह पता लगाया कि यह कैसे करना है और परिणामस्वरूप, मौजूदा क्वांटम एल्गोरिदम में हमारे संशोधन क्वांटम संसाधन आवश्यकताओं को कम करते हैं। इसलिए, भविष्य के क्वांटम कंप्यूटरों को बिना किसी संशोधन के पूर्व क्वांटम एल्गोरिदम की तुलना में बहुत कम क्यूबिट्स और कम सर्किट गहराई की आवश्यकता होती है, ”रिवरलेन के वरिष्ठ क्वांटम वैज्ञानिक और पेपर के सह-लेखक डॉ। क्रिस्टोफ सुंदरहाफ ने कहा। "यहाँ मुख्य चेतावनी यह है कि हमें तब तक इंतजार करना होगा जब तक कोई वास्तव में पर्याप्त रूप से बड़ी त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटर नहीं बनाता है।"

आज के क्वांटम कंप्यूटरों में कुछ सौ क्वांटम बिट्स (क्विबिट्स) हैं, जो इन मशीनों की उपयोगिता को सीमित करते हैं। लेकिन क्वांटम कंप्यूटरों को त्रुटि सुधार तक पहुंचने और कई उद्योगों में अनुप्रयोगों को अनलॉक करने के लिए परिमाण के क्रम में स्केल करना चाहिए।

त्रुटि-सुधार तक जल्द पहुंचने के लिए, रिवरलेन त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटरों के लिए एक ऑपरेटिंग सिस्टम का निर्माण कर रहा है, जिसमें एक नियंत्रण प्रणाली (आवश्यक लाखों qubits को नियंत्रित और कैलिब्रेट करने के लिए) और तेज़ डिकोडर (त्रुटियों को फैलाने और गणनाओं को बेकार करने से रोकने के लिए) शामिल हैं। जब ये त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटर तैयार होते हैं, तो हमें इन मशीनों पर चलने के लिए तैयार होने के लिए दोष-सहिष्णु क्वांटम एल्गोरिदम की भी आवश्यकता होती है।

"हमें क्वांटम कंप्यूटरों के उपयोगी अनुप्रयोग मामलों को अनलॉक करने का प्रयास करने की आवश्यकता है," इवानोव ने कहा। "अगर हम क्वांटम एल्गोरिदम में और सुधार करना जारी रखते हैं, तो हमें उपयोगी अनुप्रयोगों के लिए इतना बड़ा क्वांटम कंप्यूटर बनाने की आवश्यकता नहीं होगी।"

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• स्रोत: https://insidehpc.com/2023/03/uk-researchers-quantum-can-simulate-catalysts-in-chemical-processes-cut-environmental-impacts/