Birleşik Krallık'taki Araştırmacılar: Kuantum Kimyasal Süreçlerdeki Katalizörleri Simüle Edebilir, Çevresel Etkileri Azaltabilir

Riverlane kuantum mühendislik şirketi ve sürdürülebilir teknoloji şirketi Johnson Matthey'den araştırmacılar, endüstriyel kimyasal işlemlerde kullanılan katalizörleri simüle etmek için kuantum algoritmaları geliştirdiklerini duyurdu. Şirketler, çalışmalarının yakıt hücrelerinden petrokimyasallara ve hidrojen üretimine kadar her şeyin çevresel etkisini azaltabileceğini söylüyor.

Araştırma Physical Review Research'te yayınlandı geçen hafta ve hatası düzeltilmiş bir kuantum bilgisayarının nikel oksit ve paladyum oksiti nasıl simüle edebileceğini gösteriyor. Şirketlere göre bunlar, çok çeşitli kimyasallar ve yakıtlar oluşturmak için kullanılan bir süreç olan heterojen katalizde önemli malzemelerdir.

Algoritmamız, genellikle çok daha küçük moleküler sistemlerle ilişkilendirilen çalışma sürelerine sahip büyük katı hal sistemlerinin kuantum simülasyonunu mümkün kılıyor. Kuantum bilimcisi Dr. Aleksei Ivanov, "Bu çalışma, hataları düzeltilmiş kuantum bilgisayarlarda malzemelerin gelecekteki pratik simülasyonlarına giden yolu açıyor" dedi. nehir yolu ve gazetenin baş yazarı.

Karmaşık, kuantum yapıları nedeniyle birçok malzemenin sıradan bilgisayarlarda simüle edilmesi zordur. Kuantum bilgisayarların yardımcı olabileceği yer burasıdır, ancak şimdiye kadar araştırmaların çoğu, malzemelerin değil, moleküllerin simülasyonuna odaklandı. Bunun nedeni, malzemelerin öteleme simetrisi veya periyodiklik gibi ek yapıya sahip olmasıdır.

Ar-Ge bilimcisi Dr. Tom Ellaby'ye göre, "Yaygın olarak kullanılan klasik hesaplama yöntemleri, güçlü bir şekilde ilişkili metal oksitler de dahil olmak üzere, tatmin edici olmayan performansa yol açan belirli malzemeler için iyi bir şekilde gerekçelendirilemeyen yaklaşıklıklara dayanır." Johnson Matthey.

Johnson Matthey'de kıdemli bilim insanı Dr. Rachel Kerber şunları söyledi: "Kuantum simülasyonları, kataliz ve genel olarak malzeme bilimi araştırmacılarının genellikle büyük ilgisini çeken bu malzemelerin çoğunu modellememiz için bir araç sağlayabilir."

Araştırmacılar, yeni kuantum algoritmasını geliştirmek için klasik hesaplamalı yoğun madde araştırmasında geliştirilen kavramlardan yararlandı.

"Bu çalışmada kendimize bir soru sorduk: Malzemenin yapısından yararlanmak için mevcut bir moleküler algoritmayı nasıl değiştirebiliriz? Bunu nasıl yapacağımızı bulduk ve sonuç olarak, mevcut kuantum algoritmasında yaptığımız değişiklikler, kuantum kaynak gereksinimlerini azalttı. Bu nedenle, geleceğin kuantum bilgisayarları, herhangi bir değişiklik yapılmayan önceki kuantum algoritmalarına kıyasla çok daha az kübit ve azaltılmış devre derinliği gerektiriyor” dedi. "Buradaki ana uyarı, birinin gerçekten yeterince büyük, hatası düzeltilmiş bir kuantum bilgisayarı oluşturana kadar beklememiz gerektiğidir."

Bugünün kuantum bilgisayarlarında en fazla birkaç yüz kuantum biti (qubit) bulunur ve bu da bu makinelerin kullanışlılığını sınırlar. Ancak kuantum bilgisayarların, hata düzeltmeye ulaşmak ve birden çok sektördeki uygulamaların kilidini açmak için büyüklük derecelerine göre ölçeklenmesi gerekir.

Hata düzeltmeye daha erken ulaşmak için Riverlane, bir kontrol sistemi (gereken milyonlarca kübiti kontrol etmek ve kalibre etmek için) ve hızlı kod çözücüler (hataların yayılmasını ve hesaplamaları işe yaramaz hale getirmesini durdurmak için) içeren, hatası düzeltilmiş kuantum bilgisayarlar için bir işletim sistemi kuruyor. Bu hataları düzeltilmiş kuantum bilgisayarlar hazır olduğunda, bu makinelerde çalışmaya hazır olmak için hataya dayanıklı kuantum algoritmalarına da ihtiyacımız var.

Ivanov, "Kuantum bilgisayarların kullanışlı uygulama durumlarının kilidini açmak için çabalamamız gerekiyor" dedi. "Kuantum algoritmalarını daha da geliştirmeye devam edersek, kullanışlı uygulamalar için bu kadar büyük bir kuantum bilgisayarı oluşturmamıza gerek kalmaz."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://insidehpc.com/2023/03/uk-researchers-quantum-can-simulate-catalysts-in-chemical-processes-cut-environmental-impacts/