Гэта супрацоўніцтва будзе выкарыстоўваць квантавыя вылічэнні, каб зрабіць вытворчасць больш устойлівым

Oп панядзелак, нямецкі вытворца палімераў Covestro абвясціў аб 5-гадовым пагадненні аб супрацоўніцтве з распрацоўшчыкам праграмнага забеспячэння для квантавых вылічэнняў QC Ware з Сан-Францыска. Разам кампаніі будуць працаваць над распрацоўкай алгарытмаў квантавых вылічэнняў, якія могуць палепшыць вытворчыя працэсы і матэрыялы Covestro.

«Мы цалкам перакананыя, што тэхналогія квантавых вылічэнняў дасць вырашальны штуршок хімікам-вылічальнікам у будучыні», — кажа Торстэн Хайнеман, кіраўнік групы інавацый Covestro.

Хімічная вытворчасць і матэрыялазнаўства - гэта галіны, у якіх мікраскапічныя змены ў мікраскапічных сістэмах могуць мець сур'ёзны ўплыў на развіццё ў макрамаштабе. Хімікі-вылічальнікі ўпарта працуюць, каб вызначыць мікраскапічныя структуры, напрыклад, у сонечнай панэлі, аж да таго, як праз яе рухаюцца электроны. Тонкія змены ў гэтай інфраструктуры могуць азначаць працэнтны прырост эфектыўнасці, які можа штогод даваць на мегават больш энергіі ад сонечнай электрастанцыі. Падобным чынам розніца ў некалькіх малекулах у каталізатары хімічнай рэакцыі можа азначаць, што рэакцыя можа адбывацца пры тэмпературы на некалькі градусаў ніжэй, што можа зэканоміць вытворцам тысячы ці нават мільёны долараў.

Але праблема гэтай хіміі заключаецца ў тым, што яе трэба рабіць на квантавым узроўні, дзе матэматыка настолькі складаная, што нават суперкампутары з цяжкасцю падлічваюць лічбы. Гэта стварае кампраміс, калі магчымасць своечасовага распрацоўкі матэрыялаў або працэсаў азначае спрашчэнне матэматычных мадэляў і апраксімацыі квантавых сістэм. Чым больш спрошчаная мадэль, тым хутчэй камп'ютары могуць яе апрацаваць, але за кошт якасці або эфектыўнасці вытворчасці.

Тут і ўступаюць квантавыя вылічэнні. Паколькі гэтыя сістэмы выкарыстоўваюць перавагі квантавых працэсаў для стварэння вылічальнай магутнасці, яны ўтрымліваюць патэнцыял для мадэлявання хіміі без набліжэння. "Квантавая хімія надзвычай натуральная для квантавага камп'ютара", - тлумачыць Роб Пэрыш, кіраўнік аддзела хімічнага мадэлявання QC Ware (і выпускнік 2015 г. Forbes Да 30 навук спіс). «І прычына ў тым, што вы спрабуеце зрабіць двайніка адной квантавай сістэмы ў іншай квантавай сістэме. Такім чынам, гэта робіць карту вельмі прыгожа ".

Covestro і QC Ware правялі мінулы год у партнёрстве, каб распрацаваць доказ канцэпцыі для мадэлявання тыпаў рэакцый, якія вырабляюць малекулы ў прамысловых прымяненнях. Вынікам гэтай працы сталі дзве працы: адна дэманструе новыя метады мадэлявання з выкарыстаннем меншай колькасці квантавых вылічальных рэсурсаў, а другая распрацоўвае новы спосаб разліку градыентаў энергіі. Гэтыя градыенты выкарыстоўваюцца вытворцамі для мадэлявання карысных хімічных працэсаў.

Rпрама цяпер, апаратнае забеспячэнне квантавых вылічэнняў, якое існуе, не здольна запускаць некаторыя вялікія сімуляцыі, у якіх зацікаўлены дзве кампаніі, кажа Пэрыш. Але супрацоўніцтва накіравана на тое, каб праграмнае забеспячэнне і алгарытмы былі гатовыя да таго дня, які ён ёсць.

«Мы паставілі перад сабой ініцыятыву, каб зрабіць гэта: праз пяць гадоў разгарнуць гэта на лепшым квантавым камп'ютэры кароткатэрміновай перспектыве, які ёсць на дадзены момант», - дадае ён. «І гэта тое, што будзе мець шмат індывідуальных даследчых патокаў».

Хейнеманн тлумачыць, што ў кароткатэрміновай перспектыве Covestro спадзяецца прымяніць гэтыя новыя метады ў сваіх хімічных вытворчых працэсах, якія залежаць ад каталітычных рэакцый, якія павінна быць лягчэй мадэляваць з дапамогай квантавага абсталявання, якое распрацоўваецца зараз і, як чакаецца, будзе даступна праз некалькі гадоў. Удасканальваючы гэтыя віды хіміі, Covestro спадзяецца атрымаць больш эфектыўны працэс, які стварае менш адходаў. «Гэта азначае большую прадукцыйнасць, больш высокую якасць хімічных рэакцый у прадуктах, якія мы вырабляем, і меншае спажыванне энергіі на заводах», — дадае ён.

Другі праект, які будуць разглядаць Covestro і QC Ware, - гэта магчымасць цыклічнага вытворчасці. Кампанія чакае, што ў глабальным маштабе будзе больш заканадаўчых актаў, накіраваных на тое, каб палімеры і іншыя матэрыялы маглі перапрацоўвацца назад у іх зыходныя кампаненты, а не выкідвацца на звалкі або спальвацца. «Мы таксама лічым, што квантавыя вылічэнні тут могуць стаць ключавым фактарам», — кажа Хайнеман.

In больш доўгатэрміновай перспектыве, абедзве кампаніі лічаць, што па меры сталення апаратнага забеспячэння квантавых вылічэнняў яно зможа кіраваць больш дасканалым мадэляваннем, якое стварае новыя магчымасці для вытворчасці прадуктаў. Для Covestro адна з магчымасцей - гэта сфера аднаўляльных крыніц энергіі, дзе квантавыя вылічэнні могуць дапамагчы распрацаваць лепшыя сонечныя панэлі і акумулятарныя сістэмы. Для QC Ware гэта азначае распрацоўку квантавага праграмнага забеспячэння і алгарытмаў, якія можна прадаваць іншым вытворцам матэрыялаў, а таксама ствараць аснову для іншых прыкладанняў, такіх як адкрыццё лекаў.

«У нас ёсць узаемавыгадная дамоўленасць, у якой яны могуць атрымаць максімум хуткасці ў галіне квантавай інфармацыі і квантавых вылічэнняў, і яны могуць унутрана выкарыстоўваць гэтую тэхналогію для распрацоўкі прадуктаў, якія яны прадаюць на рынку», — кажа сузаснавальнік і генеральны дырэктар QC Ware Мэт Джонсан.

«Я думаю, што гэта партнёрства і супрацоўніцтва з QC Ware дэманструе, як працуюць даследаванні і распрацоўкі ў глабальных сетках», — дадае Хайнеман. «Гэта азначае, што мы аб'ядноўваем адпаведны вопыт і адаптуем наша супрацоўніцтва для дасягнення агульнай мэты».

Крыніца: https://www.forbes.com/sites/alexknapp/2022/06/06/this-collaboration-will-use-quantum-computing-to-make-manufacturing-more-sustainable/