By Kenna Hughes-Castleberry közzétéve: 26. december 2022
Mivel a fejlett technológiák, mint a kvantumszámítás és blockchain Továbbra is fejlődnek, sokan aggódnak amiatt, hogy e rendszerek környezeti költségei meghaladhatják előnyeiket. Ezeknek a technológiáknak nemcsak sok energiára van szükségük a működésükhöz, de hasonló mennyiségű energiára lehet szükségük a hűtéshez is. Sokféle kvantumszámítógépet jelenleg rendkívül hideg hőmérsékleten üzemeltetnek, ami energia és környezeti hatás szempontjából meglehetősen költséges lehet. Mivel az általános hűtés (mint a légkondicionáló rendszerek) kb 15% A globális energiafogyasztás tekintetében a hűtésre új, hatékony módszerek kidolgozása sokat segíthet a környezet védelmében. Egy kutatócsoport a University of Notre Dame máris jelentős előrelépést tett, ugyanis kifejlesztettek egy átlátszó ablakbevonatot, amely képes blokkolni a nap hőjét, így végső soron energiát takarít meg.
Az ablakbevonat optimalizálása
Átlátszó sugárzó hűtőnek hívják (TRC), ez az átlátszó ablakbevonat a becslések szerint 33%-kal csökkenti az elektromos hűtés költségeit melegebb éghajlaton. A TRC-t a Notre Dame professzor fejlesztette ki Tengfei Luo és Seongmin Kim posztdoktori kutató. A bevonat létrehozásához a kutatók a közös anyagokat több rétegbe gyűjtötték össze. „Az ablakbevonat általános anyagokból, például SiO-ból készül2, Get2O3és TiO2– mondta Luo Belül kvantumtechnológia. „Nem tartalmaz egzotikus vagy drága anyagokat. Ez volt munkánk egyik célja.”
Az anyagok és rétegek megfelelő kombinációjának megtalálásához a kutatók rájöttek, hogy optimalizálniuk kell a folyamatot. Ehhez a kvantumszámításhoz fordultak. Ahogy Luo elmagyarázta: „Ha sok réteget egymásra rakunk, csillagászatilag nagy számú kombináció lehetséges. Például 24 réteg esetében több mint 100 milliárd lehetséges kombináció létezik. A klasszikus módszerek nem képesek minden kombinációt kimerítően értékelni, hogy megtalálják az optimálisat. De egy kvantumszámítógép képes erre az egyedülálló qubit szuperpozíciós funkciójával.” A folyamat optimalizálására Luo és Kim egy számítási modellt készítettek, és kvantumgépi tanulást használtak (QML) algoritmusok segítségével megtalálják a rétegek és anyagok legjobb kombinációit.
A kapott anyag egy 1.2 mikron vastag átlátszó ablakbevonat volt, amely jelenleg úgy tűnik, hogy jobban teljesít a piacon lévő többi hasonló terméknél. Ez a projekt azt szemlélteti, hogy a kvantumszámítás miként képes jelentős változást elérni a kutatási folyamatban, és számos területen hasznos technológiaként javasolja. "Úgy gondolom, hogy a kvantumszámítási stratégia ugyanolyan fontos, mint maga az anyag" - mondta Luo a Notre Dame hírcikkében. "Ezzel a megközelítéssel meg tudtuk találni a kategóriájában a legjobb anyagot, meg tudtuk tervezni a sugárzó hűtőt, és kísérletileg igazoltuk annak hűtő hatását."
Kenna Hughes-Castleberry az Inside Quantum Technology és a Science Communicator munkatársa a JILA-nál (a Colorado Boulder Egyetem és a NIST partnersége). Írási ütemei közé tartozik a mélytechnológia, a metaverzum és a kvantumtechnológia.
