Peneliti Inggris: Quantum Dapat Mensimulasikan Katalis dalam Proses Kimia, Memotong Dampak Lingkungan

Para peneliti dari perusahaan rekayasa kuantum Riverlane dan perusahaan teknologi berkelanjutan Johnson Matthey mengumumkan bahwa mereka telah mengembangkan algoritme kuantum untuk mensimulasikan katalis yang digunakan dalam proses kimia industri. Perusahaan mengatakan pekerjaan mereka dapat mengurangi dampak lingkungan mulai dari sel bahan bakar hingga petrokimia dan produksi hidrogen.

Penelitian itu diterbitkan dalam Penelitian Tinjauan Fisik minggu lalu dan mendemonstrasikan bagaimana komputer kuantum yang dikoreksi kesalahan dapat mensimulasikan nikel oksida dan paladium oksida. Ini adalah bahan penting dalam katalisis heterogen, sebuah proses yang digunakan untuk membuat berbagai bahan kimia dan bahan bakar, menurut perusahaan.

“Algoritme kami memungkinkan simulasi kuantum dari sistem solid-state besar dengan runtime yang sering dikaitkan dengan sistem molekuler yang jauh lebih kecil. Pekerjaan ini membuka jalan menuju simulasi praktis materi di masa depan pada komputer kuantum yang dikoreksi kesalahan, ”kata Dr. Aleksei Ivanov, seorang ilmuwan kuantum di jalan sungai dan penulis utama makalah.

Banyak material sulit untuk disimulasikan pada komputer biasa karena sifat kuantumnya yang kompleks. Di sinilah komputer kuantum dapat membantu, tetapi hingga saat ini, sebagian besar penelitian berfokus pada simulasi molekul, bukan material. Ini karena material memiliki struktur tambahan, seperti simetri translasi atau periodisitas.

“Metode komputasi klasik yang umum digunakan sering mengandalkan perkiraan yang mungkin tidak dapat dibenarkan dengan baik untuk bahan tertentu, termasuk oksida logam berkorelasi kuat, yang menyebabkan kinerja tidak memuaskan,” menurut Dr. Tom Ellaby, seorang ilmuwan R&D di Johnson Matthey.

Dr Rachel Kerber, ilmuwan senior di Johnson Matthey, mengatakan: "Simulasi kuantum dapat menyediakan sarana bagi kita untuk memodelkan banyak bahan ini, yang seringkali sangat menarik bagi para peneliti dalam katalisis dan ilmu material pada umumnya."

Para peneliti memanfaatkan konsep yang dikembangkan dalam penelitian materi terkondensasi komputasi klasik untuk mengembangkan algoritma kuantum baru.

“Dalam karya ini, kami bertanya pada diri sendiri: Bagaimana kami dapat memodifikasi algoritme molekuler yang ada untuk memanfaatkan struktur material? Kami menemukan cara melakukan ini dan, sebagai hasilnya, modifikasi kami pada algoritme kuantum yang ada mengurangi kebutuhan sumber daya kuantum. Jadi, komputer kuantum masa depan membutuhkan qubit yang jauh lebih sedikit dan kedalaman sirkuit yang lebih sedikit, dibandingkan dengan algoritme kuantum sebelumnya tanpa modifikasi apa pun,” kata Dr. Christoph Sunderhauf, ilmuwan kuantum senior di Riverlane dan rekan penulis makalah. “Peringatan utama di sini adalah bahwa kita harus menunggu sampai seseorang benar-benar membuat komputer kuantum yang dapat mengoreksi kesalahan yang cukup besar.”

Komputer kuantum saat ini memiliki paling banyak beberapa ratus bit kuantum (qubit), membatasi kegunaan mesin ini. Tetapi komputer kuantum harus ditingkatkan dengan urutan besarnya untuk mencapai koreksi kesalahan dan membuka kunci aplikasi di berbagai industri.

Untuk mencapai koreksi kesalahan lebih cepat, Riverlane membangun sistem operasi untuk komputer kuantum yang mengoreksi kesalahan, yang mencakup sistem kontrol (untuk mengontrol dan mengkalibrasi jutaan qubit yang diperlukan) dan dekoder cepat (untuk menghentikan penyebaran kesalahan dan membuat perhitungan menjadi tidak berguna). Saat komputer kuantum yang mengoreksi kesalahan ini siap, kami juga memerlukan algoritme kuantum yang toleran terhadap kesalahan agar siap dijalankan di mesin ini.

“Kita perlu berusaha untuk membuka kasus aplikasi yang berguna dari komputer kuantum,” kata Ivanov. “Jika kami terus meningkatkan algoritme kuantum lebih jauh, kami tidak perlu membangun komputer kuantum sebesar itu untuk aplikasi yang berguna.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://insidehpc.com/2023/03/uk-researchers-quantum-can-simulate-catalysts-in-chemical-processes-cut-environmental-impacts/