Евроизгледи. Могат ли квантовите компютри наистина да ускорят пътя към нетната нула?

Само по себе си, квантовото пресмятане не може да реализира чиста нула или да „ позволи “ изменението на климата. Но в случай че работим дружно, можем да използваме тази технология, с цел да позволим пробивни зелени нововъведения, написа Ашли Монтанаро.

На COP28 в Дубай международните водачи се събират, с цел да се оправят с климатичната рецесия, в това число степента, в която технологиите и нововъведенията ще играят роля.

Ако желаеме да реализираме упоритостта на чиста нула до 2050 година, тогава би трябвало да въведем всички нововъведения и политически решения, които можем да понесем.

Мащабът на това редовно предизвикателство значи, че то не може да бъде позволено единствено с една единствена иновация — като се има поради това, естествено е да бъдете мощно скептични към всеки софтуерен сребърен патрон, който твърди, че може да „ позволи “ изменението на климата.

Особено естествено е да бъдете скептични към комфортна за фешън думи технология като квантовите калкулации, като някои споделят, че някой ден може да „ се оправи с климатичната рецесия “, „ позволи глада по света “ или може би даже „ да избави планетата “.

Но като технология с голям капацитет, тя оказва помощ да се разбере тъкмо дали, по кое време и доколко ще може да способства за разрешаването на климатичната рецесия.

Една от най-важните краткосрочни приложения на квантовите компютри ще бъдат моделирането на физически системи, където квантовата механика играе основна роля.

Това е необикновено предизвикателна задача за общоприетите компютри, само че е идеално подобаваща за квантовите компютри. И се оказва, че няколко основни технологии за чиста сила, в това число слънчеви кафези и катализатори, имат квантово-механични резултати в основата си.

Канализиране на квантовия капацитет за възобновима сила

Нека да разгледаме казусът със предпазване на акумулатори за възобновима сила, основен инструмент в арсенала за битка с изменението на климата.

След години на забележителни понижения на цените, вятърната и слънчевата сила към този момент са по-евтини от изкопаемите горива и се преглеждат като основни за реализиране на чисто нула.

Но и двата източника на зареждане са периодически. За да се даде опция за ръководство на потенциала при пикове и спадове на търсенето и за справяне с нощните часове и безветрените дни е належащо предпазване на сила. Само в Обединеното кралство Националната мрежа пресмята, че са нужни повече от 50 GW потенциал до 2050 година за чисто нула.

За краткосрочни потребности съхранението на литиево-йонни акумулатори е водещата технология. Въпреки това, разноските за предпазване на акумулатори могат да бъдат повече от три пъти по-високи от разноските за вятърна или слънчева сила на сушата, което прави тези технологии неконкурентоспособни с изкопаемите горива.

В рамките на един ден обаче към момента няма комерсиално потвърдена технология за акумулатори в огромен мащаб.

Разработването на по-добри акумулатори може коренно да промени способността ни да разчитаме на слънчева и вятърна сила.

По-добри акумулатори, по-чиста сила

Проектирането на нови акумулатори с по-добра енергийна компактност е основна упоритост, само че е възпрепятствана от нуждата от обширни лабораторни опити за тестване на подобаващи материали.

Има замайващ набор от вероятни материали за акумулатори, само че ще отнеме прекалено много време, с цел да ги тестваме всичките в лабораторията, а съществуващите изчислителни способи за моделирането им от време на време са прекомерно неточни, с цел да бъдат потребни.

>

Квантовите компютри ще предложат способността за тъкмо пресмятане на енергийните плътности на материалите на батерията виртуално, а не в лабораторията.

Това от своя страна ще даде опция за инспекция на стотици нови материали за акумулатори, с цел да се изберат най-обещаващите за дефинитивно лабораторно тестване.

Квантовото пресмятане може също да способства за създаването на други чисти технологии, като фотоволтаици за генериране на електричество и свръхпроводници за предпазване или транспорт на електричество.

Това не е просто благопожелание мислене: ние знаем по какъв начин да проектираме квантови логаритми за пресмятане на основните свойства на материалите на батерията — всичко, което остава, е да създадем нужните усъвършенствания на продуктивността на хардуера и софтуера, тъй че тези логаритми да могат да се извършват при значими проблеми.

По-добрите акумулатори също биха могли да окажат доста влияние върху чистата сила отвън единствено съхранението. Например, те биха могли да разрешат електрически коли с по-висок обсег или даже полети, захранвани от акумулатори.

Квантовите калкулации биха могли също да допринесат за създаването на други чисти технологии, като да вземем за пример фотоволтаици за генериране на електричество и свръхпроводници за предпазване или транспорт на електричество.

С цел към 2030 година да помогнем за постигане на нула до 2050 година

Достигането на чиста нула до 2050 година, а не до 2070 година, може да бъде разликата сред постигането на 1,5 градуса вместо 2 градуса на стопляне — задоволително, с цел да избави десетки хиляди животи всяка година.

Може да отнеме 10-20 години, до момента в който нова технология за акумулатори премине от първообраз до цялостна комерсиализация.

Така че, с цел да може квантовите калкулации да окажат доста влияние върху постигането на чисто нула до 2050 година, ще би трябвало да забележим първите материали за акумулатори, открити от квантовите калкулации до към 2030 година

Квантовото пресмятане може да бъде значима част от пъзела на net zero. Поне по този въпрос се надяваме, че делегатите на COP28 могат да се съгласят.

Тази времева канара е постижима, в случай че настояваме за решение на значими проблеми като моделиране на материали за акумулатори върху квантови компютри отблизо бъдеще.

Във Phasecraft сме посочили понижения на цената на квантовите логаритми за моделиране на материали с коефициенти повече от милион.

Вярваме, че би трябвало да се намерят още такива понижения и че моделирането на материали за акумулатори, както и други значими физически системи, употребяващи близкосрочни квантови компютри, е на разположение.

Важна част от пъзела за чистата нула

Само по себе си квантовите калкулации не могат да реализират чиста нула или да „ разрешат “ климата смяна - това ще изисква стабилно интернационално съдействие както сред международните водачи, по този начин и сред квантовата общественост, както и неотложно използване на обилни съкращения на излъчванията.

Но в случай че работим дружно, можем да използваме тази технология, с цел да позволим революционни екологични нововъведения.

Като се има поради неотложността на този проблем, развиването на квантовия хардуер и програмен продукт би трябвало да продължи с темпове — чакането на изцяло зряла технология би било прекомерно късно, с цел да има влияние.

Квантовите калкулации биха могли бъде значима част от пъзела на чистата нула. Поне по този въпрос се надяваме, че делегатите на COP28 могат да се съгласят.

Ашли Монтанаро е професор по квантови калкулации в университета в Бристол и съосновател и основен изпълнителен шеф на Phasecraft, компания за квантови логаритми.

В Euronews имаме вяра, че всички гледни точки имат значение. Свържете се с нас на [email protected], с цел да изпратите оферти или оферти и да станете част от диалога.