Inside Quantum Technology של "Inside Scoop:" מדעי הקוונטים ושינויי האקלים

שינויי אקלים הם אחד מהם האתגרים הגדולים ביותר מול האנושות כיום, ומדענים ברחבי העולם פועלים ללא לאות כדי להבין את הסיבות שלה ולמצוא פתרונות. תחום מחקר אחד המהווה פתרון מבטיח במיוחד הוא מחשוב קוונטי. לטכנולוגיה חדשנית זו יש פוטנציאל לחולל מהפכה בהבנתנו לגבי שינויי האקלים ולעזור לנו לפתח אסטרטגיות יעילות יותר לצמצום השפעותיו. "ככל שחלק מטכנולוגיות המחשוב הקוונטי מתבגרות, הן יכולות להאיץ, לשפר ולהציג פתרונות חדשניים שתורמים להפחתת פליטת גזי חממה, כמו גם פתרונות חדשניים לאחסון אנרגיה וטכנולוגיות מיחזור חדשות - רק כדי לציין כמה", הסביר. מאווה גונדה, יו"ר מכון ה-Quantum AI והמומחה לקיימות ויו"ר המועצה המייעצת לשינויי אקלים למחשוב קוונטי עבור IEEE קוואנטום, רשת מחשוב קוונטי בינלאומית מובילה.

יצירת דגמים טובים יותר

מכיוון שמדע שינויי האקלים מערב שורה שלמה של משתנים, מעליית טמפרטורות ועד לחומציות באוקיינוס, מודלים של התנודות החזויות לאורך זמן עשוי להיות מאתגר. המודלים הללו מורכבים להפליא, ואפילו מחשבי העל החזקים ביותר נאבקים להפעיל אותם בזמן. עם זאת, למחשבים קוונטיים יש פוטנציאל לבצע הדמיות אלו הרבה יותר מהר ומדויק מאשר מחשבים מסורתיים. על ידי שימוש ב מבוסס נוזל דינמיקה סימולציות, מחשבים קוונטיים יכולים לספק תמונה הרבה יותר מפורטת ומדויקת של האופן שבו האקלים של כדור הארץ משתנה, וכיצד הוא צפוי להשתנות בעתיד. מכיוון שמחשוב קוונטי צפוי גם להגביר את האופטימיזציה עבור מודלים וסימולציות, אופטימיזציה זו יכולה לשמש גם כדי לשפר מודלים מדעיים שונים של שינויי אקלים, ולאפשר לחוקרים ללמוד יותר על תוצאות אפשריות.

הפעלת רשתות אנרגיה

תחום נוסף שבו למחשוב קוונטי יכול להיות השפעה משמעותית על חקר שינויי האקלים הוא בפיתוח מערכות אנרגיה יעילות ובת קיימא יותר. אחד האתגרים הגדולים ביותר העומדים בפני טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת כמו רוח ואנרגיה סולארית הוא טבען לסירוגין - הן מייצרות אנרגיה כאשר הרוח נושבת או השמש זורחת, אך לא בהכרח כאשר אנו זקוקים לה. אלגוריתמי מחשוב קוונטי יכולים לעזור לקבוע מיקומים טובים יותר לקצירת מקורות האנרגיה המתחדשים הללו, ולהגדיל את התפוקה. כמו מרקוס פליטש, מנכ"ל Terra Quantum, כתב לאחרונה פורבס מאמר: "מחשוב קוונטי יכול לאפשר הדמיות מזג אוויר מדויקות יותר המבוססות על מאות שנים של נתוני מזג אוויר היסטוריים כדי לעזור לחזות את ייצור האנרגיה של מסגרת זמן מסוימת, לחסל או להפחית את חוסר היציבות ברשת. באמצעות איזון רשת טוב יותר ותחזיות אספקה, טכנולוגיה קוונטית יכולה להאיץ את השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים".

מחשוב קוונטי יכול גם לעזור ליצור מכשירים אלקטרוניים חסכוניים יותר באנרגיה. לדוגמה, מחשוב קוונטי יכול לשמש לתכנון סוללות טובות יותר שיכולות לאגור אנרגיה בצורה יעילה יותר או לפיתוח פאנלים סולאריים יעילים יותר שיכולים להפיק יותר אנרגיה מאותה כמות של אור שמש. מכיוון שמחשוב קוונטי כבר מראה הצלחה מדהימה בניתוח כימי ובמדעי החומר, זה יכול להיות משנה משחק בייצור חומרים יעילים יותר. "כל כך הרבה טכנולוגיות דל פחמן מערבות מערכות מורכבות, במיוחד סביב כימיה ומדעי החומרים, שאיש לא מבין לגמרי", הסביר ג'רמי אובריאן, מנכ"ל ומייסד שותף של PsiQuantum במאמר אחרון עבור מקינזי דיגיטל. "כולם מתאמצים למצוא זרז או אלקטרוליט חדשים שיתנו לנו לכידת פחמן זולה יותר או סוללות חשמליות טובות יותר. כרגע, עלינו לבדוק אלפי שילובים מולקולריים, מה שאומר ניסויי מעבדה ארוכים ויקרים מאוד, עם שיפורים שוליים מאכזבים לעתים קרובות". במקום זאת, מחשוב קוונטי יכול לייעל את התהליך הזה, וליצור מכשירים ירוקים יותר שיוכלו להניע את המכוניות, הבתים והערים שלנו.

הפחתת פליטת גז

מלבד מודלים ומדעי החומר, מחשוב קוונטי יכול לשמש גם כדי לסייע בהפחתת ההשפעות של שינויי האקלים על ידי פיתוח מערכות תחבורה יעילות ובת קיימא יותר. על ידי שימוש באלגוריתמים קוונטיים כדי לייעל את זרימת התנועה ולהפחית עומס, למשל, ייתכן שניתן יהיה להפחית את הפליטות ממכוניות ומשאיות, שהן תורמים עיקריים לפליטת גזי חממה. "כלי רכב שיושבים בפקק מוציאים כמויות עצומות של דלק תוך שהם לא מייצרים תוצאה חיובית", הוסיף פליטש במאמרו. "הטכנולוגיה הקוונטית עשויה להיות מסוגלת לתכנן מסלולים בצורה יעילה יותר על ידי שימוש בנתונים היסטוריים ותשומות בזמן אמת כדי לשמור על כלי רכב להסתובב בפקקים ובנתיבים החסכוניים ביותר בדלק." מכיוון שאוכלוסיית העולם גדלה באופן משמעותי, נזדקק לתשתיות אנרגיה טובות יותר עבור הערים והמדינות שלנו. תשתיות אלו יהיו קשות לפיתוח ולהרחבה, וזה המקום שבו מחשוב קוונטי יכול להועיל. באמצעות אלגוריתמים שונים, מחשוב קוונטי יכול להראות כיצד לבנות את הרשתות היעילות והחסכוניות ביותר באנרגיה עבור הערים הצומחות שלנו.

מה חברות מחשוב קוונטי עושות כיום עם מדעי שינויי האקלים

יש הרבה חברות וארגונים מחשוב קוונטי שמחפשים יישום מחשוב קוונטי למדע שינויי האקלים. עסקים כמו IBM ו ריברליין יש כבר תוכניות מחקר המחפשות להשתמש במחשוב קוונטי כדי לשפר את חיי הסוללה והיעילות. אחרים, כמו ה IEEE קוואנטום, לקיים ועידות שינויי אקלים. למעשה, מרץ 2023 מציין את השנה השנייה לשינוי האקלים המחשוב הקוונטי של IEEE Quantum פִּסגָה. Ghonda הובילה את יצירת האירוע הזה וממשיכה לראות את ההבטחה שלו מדי שנה. "שינוי משמעותי יתאפשר רק עם מאמץ משותף ושיתופי שיאפשרו שותפויות ציבוריות-פרטיות רב-לאומיות", הוסיפה. אירועים כאלה יכולים לעזור לשמור על מדע שינויי האקלים כמקרה שימוש נפוץ עבור חברות, ארגונים, ואפילו ממשלות לאומיות שונות להתמקד בהם.

עבור Ghonda, יש לנקוט בצעדים סופיים יותר אם מחשוב קוונטי באמת יכול להועיל לשינוי האקלים. "נדרשות פעולות נועזות אם מחשוב קוונטי אמור לעזור ליצור מדיניות ידידותית יותר לסביבה", היא הצהירה. "אני מציע ליצור דיסציפלינה חדשה: מדע האקלים הקוונטי. ההגדרה שלי לדיסציפלינה החדשה הזו שהצעתי היא כדלקמן: מדע האקלים הקוונטי הוא תחום מתפתח העוסק בחישוב השפעות קוונטיות על מערכות אקלים. חקיקה ותמריצים רגולטוריים המקדמים את מדע האקלים הקוונטי יכולים לסייע בהאצת המחקר והפיתוח של מחשוב קוונטי למקרי שימוש בהפחתת אקלים."

קנה יוז-קסטלברי היא כותבת צוות ב-Inside Quantum Technology ו-Science Communicator ב-JILA (שותפות בין אוניברסיטת קולורדו בולדר ו-NIST). פעימות הכתיבה שלה כוללות Deep Tech, Metaverse וטכנולוגיה קוונטית.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• מקור: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/