تمیز کردن جو با محاسبات کوانتومی!

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۱۴ مارس ۲۰۲۳
لینک منبع: More Efficient Carbon Capture: Cleaning Up the Atmosphere With Quantum Computing

یک الگوریتم محاسبات کوانتومی می‌تواند ترکیبات بهتری را برای جذب کربن کارآمدتر شناسایی کند.

مقدار دی‌اکسید کربن در اتمسفر روزانه بدون هیچ نشانه‌ای از توقف یا کندی افزایش می‌یابد. بسیاری از تمدن‌ها به سوزاندن سوخت‌های فسیلی بستگی دارد، و حتی اگر بتوانیم یک منبع انرژی جایگزین ایجاد کنیم، بسیاری از آسیب‌ها قبلاً وارد شده‌است. بدون حذف، دی‌اکسید کربن موجود در اتمسفر برای قرن‌ها به ویران کردن ادامه خواهد داد.

جذب کربن اتمسفر یک راه‌حل بالقوه برای این مشکل است. دی‌اکسید کربن را از هوا بیرون می‌کشد و به‌طور دائم ذخیره می‌کند تا اثرات تغییرات آب‌وهوایی را معکوس کند. فن‌آوری‌های عملی جذب کربن هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند و امیدوارکننده‌ترین آن‌ها شامل دسته‌ای از ترکیبات به نام آمین‌ها است که می‌توانند از نظر شیمیایی با دی‌اکسید کربن متصل شوند. کارایی در این طرح‌ها بسیار مهم است و شناسایی ترکیبات حتی کمی بهتر می‌تواند منجر به جذب میلیاردها تن دی‌اکسید کربن اضافی شود.

در AVS Quantum Science، توسط انتشارات AIP، محققان آزمایشگاه ملی فناوری انرژی و دانشگاه کنتاکی، الگوریتمی را برای مطالعه واکنش‌های آمین از طریق محاسبات کوانتومی به کار گرفتند. این الگوریتم را می‌توان روی یک کامپیوتر کوانتومی موجود اجرا کرد تا ترکیبات آمین مفیدی برای جذب کربن سریع‌تر پیدا کند.

کینگ شائو، نویسنده، گفت: «ما از مولکول‌های آمین فعلی که برای این فرآیند [گرفتن کربن] استفاده می‌کنیم، راضی نیستیم. می‌توانیم سعی کنیم یک مولکول جدید برای انجام آن پیدا کنیم، اما اگر بخواهیم آن را با استفاده از منابع محاسباتی کلاسیک آزمایش کنیم، محاسبه بسیار گرانی خواهد بود. امید ما این است که الگوریتمی سریع داشته باشیم که بتواند هزاران مولکول و ساختار جدید را غربال کند.»

هر الگوریتم کامپیوتری که یک واکنش شیمیایی را شبیه‌سازی می‌کند، باید برهمکنش‌های بین هر جفت اتم درگیر را در نظر بگیرد. حتی یک مولکول سه اتمی ساده مانند دی‌اکسید کربن که با ساده‌ترین آمین، آمونیاک، که دارای چهار اتم است، پیوند می‌زند، صدها برهمکنش اتمی را به همراه دارد. این مشکل کامپیوتر‌های سنتی را آزار می‌دهد، اما دقیقاً همان سؤالی است که کامپیوتر‌های کوانتومی در آن برتری دارند.

با این حال، کامپیوترهای کوانتومی هنوز یک فناوری در حال توسعه هستند و به اندازه کافی قدرتمند نیستند که بتوانند مستقیماً این نوع شبیه‌سازی‌ها را انجام دهند. اینجاست که الگوریتم گروه وارد می‌شود: به رایانه‌های کوانتومی موجود اجازه می‌دهد تا مولکول‌های بزرگ‌تر و واکنش‌های پیچیده‌تر را تجزیه و تحلیل کنند، که برای کاربردهای عملی در زمینه‌هایی مانند جذب کربن حیاتی است.

یوهوا دوان، نویسنده این مقاله گفت: ما در تلاش هستیم از فناوری محاسبات کوانتومی فعلی برای حل یک مشکل زیست‌محیطی عملی استفاده کنیم.

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات فیزیک ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.