חוקרים בבריטניה: קוואנטום יכול לדמות זרזים בתהליכים כימיים, לחתוך השפעות סביבתיות

חוקרים מחברת ההנדסה הקוונטית ריברליין וחברת הטכנולוגיה בת-קיימא Johnson Matthey הודיעו שהם פיתחו אלגוריתמים קוונטיים כדי לדמות את הזרזים המשמשים בתהליכים כימיים תעשייתיים. החברות אומרות שהעבודה שלהן עשויה להפחית את ההשפעה הסביבתית של כל דבר, מתאי דלק ועד פטרוכימיקלים וייצור מימן.

המחקר היה פורסם ב- Physical Review Research בשבוע שעבר ומדגים כיצד מחשב קוונטי מתוקן שגיאות יכול לדמות תחמוצת ניקל ותחמוצת פלדיום. אלו הם חומרים חשובים בקטליזה הטרוגנית, תהליך המשמש ליצירת מגוון רחב של כימיקלים ודלקים, לפי החברות.

"האלגוריתם שלנו מאפשר הדמיה קוונטית של מערכות גדולות במצב מוצק עם זמני ריצה הקשורים לעתים קרובות למערכות מולקולריות קטנות בהרבה. עבודה זו סוללת את הדרך לקראת סימולציות מעשיות עתידיות של חומרים במחשבים קוונטיים מתוקנים", אמר ד"ר אלכסיי איבנוב, מדען קוונטים ב- ריברליין והמחבר הראשי של העיתון.

קשה לדמות חומרים רבים במחשבים רגילים בשל אופיים המורכב והקוונטי. זה המקום שבו מחשבים קוונטיים יכולים לעזור, אבל עד עכשיו, רוב המחקר התמקד בסימולציה של מולקולות, לא חומרים. הסיבה לכך היא שלחומרים יש מבנה נוסף, כגון סימטריה תרגום או מחזוריות.

"שיטות חישוביות קלאסיות בשימוש נפוץ מסתמכות לעתים קרובות על קירובים שאולי אינם מוצדקים היטב עבור חומרים מסוימים, כולל תחמוצות מתכות בקורלציה חזקה, מה שמוביל לביצועים לא מספקים", לדברי ד"ר טום אלאבי, מדען מו"פ ב- ג'ונסון מת'י.

ד"ר רייצ'ל קרבר, מדענית בכירה ב-Johnson Matthey, אמרה: "סימולציות קוונטיות יכולות לספק לנו אמצעי למודל של רבים מהחומרים הללו, שלעתים קרובות מעניינים מאוד חוקרים בקטליזה ובמדעי החומרים בכלל."

החוקרים מינפו מושגים שפותחו במחקר חומר מעובה חישובי קלאסי כדי לפתח את האלגוריתם הקוונטי החדש.

"בעבודה זו, שאלנו את עצמנו שאלה: כיצד נוכל לשנות אלגוריתם מולקולרי קיים כדי לנצל את מבנה החומר? הבנו איך לעשות זאת, וכתוצאה מכך, השינויים שלנו באלגוריתם הקוונטי הקיים מפחיתים את דרישות המשאב הקוונטי. אז, מחשבים קוונטיים עתידיים דורשים הרבה פחות קיוביטים ועומק מעגל מופחת, בהשוואה לאלגוריתמים קוונטיים קודמים ללא כל שינוי", אמר ד"ר כריסטוף סנדרהוף, מדען קוונטים בכיר בריברליין ומחבר המאמר. "ההסתייגות העיקרית כאן היא שנצטרך לחכות עד שמישהו באמת יבנה מחשב קוונטי גדול מספיק שתוקן שגיאות."

למחשבים הקוונטיים של היום יש כמה מאות סיביות קוונטיות (קיוביטים), לכל היותר, מה שמגביל את התועלת של מכונות אלו. אבל מחשבים קוונטיים חייבים להתרחב בסדרי גודל כדי להגיע לתיקון שגיאות ולפתוח יישומים במגוון תעשיות.

כדי להגיע לתיקון שגיאות מוקדם יותר, ריברליין בונה מערכת הפעלה למחשבי קוונטים מתוקנים, הכוללת מערכת בקרה (לשליטה וכיול של מיליוני הקיוביטים הנדרשים) ומפענחים מהירים (כדי לעצור שגיאות מתפשטות והופכות חישובים לחסרי תועלת). כאשר המחשבים הקוונטיים המתוקנים הללו מוכנים, אנו זקוקים גם לאלגוריתםים קוונטיים סובלני תקלות כדי להיות מוכנים לפעול במכונות אלו.

"אנחנו צריכים לשאוף לפתוח מקרי יישומים שימושיים של מחשבים קוונטיים", אמר איבנוב. "אם נמשיך לשפר עוד יותר את האלגוריתמים הקוונטיים, אז לא נצטרך לבנות מחשב קוונטי כל כך ענק ליישומים שימושיים."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://insidehpc.com/2023/03/uk-researchers-quantum-can-simulate-catalysts-in-chemical-processes-cut-environmental-impacts/