داخل "داخل سكوب:" تكنولوجيا الكم وعلوم تغير المناخ

تغير المناخ هو واحد من أكبر التحديات تواجه البشرية اليوم ، ويعمل العلماء في جميع أنحاء العالم بلا كلل لفهم أسبابها وإيجاد الحلول. أحد مجالات البحث التي تعتبر حلاً واعدًا بشكل خاص هو الحوسبة الكمومية. هذه التكنولوجيا المتطورة لديها القدرة على إحداث ثورة في فهمنا لتغير المناخ ومساعدتنا على تطوير استراتيجيات أكثر فعالية للتخفيف من آثاره. وأوضح: "مع نضوج بعض تقنيات الحوسبة الكمية ، يمكنها تسريع وتعزيز وتقديم حلول مبتكرة تساهم في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (GHG) بالإضافة إلى حلول تخزين الطاقة الجديدة وتقنيات إعادة التدوير الجديدة - على سبيل المثال لا الحصر" ماييفا غوندا، ورئيس معهد Quantum AI وخبير الاستدامة ورئيس المجلس الاستشاري لتغير المناخ في الحوسبة الكمية IEEE الكم، شبكة حوسبة كمومية دولية رائدة.

صنع نماذج أفضل

نظرًا لأن علم تغير المناخ يتضمن مجموعة كاملة من المتغيرات ، من ارتفاع درجات الحرارة إلى حموضة المحيطات ، فإن نمذجة التقلبات المتوقعة بمرور الوقت يمكن أن يكون أمرًا صعبًا. هذه النماذج معقدة بشكل لا يصدق ، وحتى أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة تكافح لتشغيلها في الوقت المناسب. ومع ذلك ، فإن أجهزة الكمبيوتر الكمومية لديها القدرة على أداء هذه المحاكاة بسرعة ودقة أكبر بكثير من أجهزة الكمبيوتر التقليدية. باستخدام الموائع القائم على ديناميكيات عمليات المحاكاة ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تقدم صورة أكثر تفصيلاً ودقة عن كيفية تغير مناخ الأرض ، وكيف يمكن أن يتغير في المستقبل. نظرًا لأنه من المتوقع أيضًا أن تعزز الحوسبة الكمومية تحسين النماذج والمحاكاة ، يمكن أيضًا استخدام هذا التحسين لتحسين نماذج علوم تغير المناخ المختلفة ، مما يسمح للباحثين بمعرفة المزيد عن النتائج المحتملة.

تشغيل شبكات الطاقة

هناك مجال آخر يمكن أن يكون للحوسبة الكمومية فيه تأثير كبير على أبحاث تغير المناخ وهو تطوير أنظمة طاقة أكثر كفاءة واستدامة. واحدة من أكبر التحديات التي تواجه تقنيات الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية هي طبيعتها المتقطعة - فهي تنتج الطاقة عندما تهب الرياح أو تشرق الشمس ، ولكن ليس بالضرورة عندما نحتاج إليها. يمكن أن تساعد خوارزميات الحوسبة الكمية في تحديد المواقع الأفضل لحصاد مصادر الطاقة المتجددة هذه ، وزيادة الإنتاج. بصفته ماركوس بفلتش ، الرئيس التنفيذي لشركة تيرا كوانتومكتب في الآونة الأخيرة الشرق الأوسط مقال: "يمكن للحوسبة الكمية أن تتيح عمليات محاكاة أكثر دقة للطقس استنادًا إلى مئات السنين من بيانات الطقس التاريخية للمساعدة في التنبؤ بإنتاج الطاقة في إطار زمني معين ، مما يلغي أو يقلل من عدم استقرار الشبكة. من خلال موازنة أفضل للشبكات وتوقعات الإمداد ، يمكن لتقنية الكم تسريع استخدام مصادر الطاقة المتجددة ".

يمكن أن تساعد الحوسبة الكمية أيضًا في إنشاء أجهزة إلكترونية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام الحوسبة الكمومية لتصميم بطاريات أفضل يمكنها تخزين الطاقة بشكل أكثر فعالية أو لتطوير ألواح شمسية أكثر كفاءة يمكنها إنتاج المزيد من الطاقة من نفس كمية ضوء الشمس. نظرًا لأن الحوسبة الكمومية تُظهر بالفعل نجاحًا لا يصدق في التحليل الكيميائي وعلوم المواد ، فقد تغير قواعد اللعبة في صنع مواد أكثر كفاءة. أوضح جيريمي أوبراين ، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة بسي كوانتوم في مقال حديث لـ ماكينزي ديجيتال. "يتدافع الجميع للعثور على محفز جديد أو إلكتروليت يمنحنا اقتناصًا أرخص للكربون أو بطاريات كهربائية أفضل. في الوقت الحالي ، يتعين علينا اختبار الآلاف من التركيبات الجزيئية ، مما يعني تجارب معملية طويلة ومكلفة للغاية للتجربة والخطأ ، مع تحسينات هامشية مخيبة للآمال في كثير من الأحيان ". بدلاً من ذلك ، يمكن للحوسبة الكمية تبسيط هذه العملية ، وإنشاء أجهزة أكثر صداقة للبيئة يمكنها تشغيل سياراتنا ومنازلنا ومدننا.

خفض انبعاثات الغازات

إلى جانب علوم النمذجة والمواد ، يمكن أيضًا استخدام الحوسبة الكمية للمساعدة في التخفيف من آثار تغير المناخ من خلال تطوير أنظمة نقل أكثر كفاءة واستدامة. باستخدام الخوارزميات الكمومية لتحسين تدفق حركة المرور وتقليل الازدحام ، على سبيل المثال ، قد يكون من الممكن تقليل الانبعاثات من السيارات والشاحنات ، والتي تعد من المساهمين الرئيسيين في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. وأضاف بفلتش في مقالته: "السيارات التي تقف في حركة المرور تنفق كميات كبيرة من الوقود بينما لا تسفر عن نتيجة إيجابية". "قد تكون تقنية الكم قادرة على تخطيط المسارات بكفاءة أكبر باستخدام البيانات التاريخية والمدخلات في الوقت الفعلي للحفاظ على حركة المركبات حول الاختناقات المرورية وعلى الطرق الأكثر كفاءة في استهلاك الوقود." نظرًا لتزايد عدد سكان العالم بشكل كبير ، سنحتاج إلى بنى تحتية أفضل للطاقة لمدننا وبلداننا. سيكون من الصعب تطوير هذه البنى التحتية وتوسيع نطاقها ، حيث يمكن أن تكون الحوسبة الكمية مفيدة. باستخدام خوارزميات مختلفة ، يمكن للحوسبة الكمومية أن توضح كيفية بناء الشبكات الأكثر فاعلية وكفاءة في استخدام الطاقة لمدننا المتنامية.

ما الذي تفعله شركات الحوسبة الكمومية حاليًا بعلوم تغير المناخ

هناك العديد من شركات ومؤسسات الحوسبة الكمومية التي تبحث في تطبيق الحوسبة الكمية على علوم تغير المناخ. شركات مثل IBM و ريفرلين لديها بالفعل برامج بحثية تتطلع إلى استخدام الحوسبة الكمية لتحسين عمر البطارية وكفاءتها. البعض الآخر ، مثل IEEE الكمعقد قمم تغير المناخ. في الواقع ، يصادف مارس 2023 السنة الثانية من تغير المناخ في الحوسبة الكمومية لـ IEEE قمة. قادت Ghonda إنشاء هذا الحدث ولا تزال ترى وعدها كل عام. وأضافت: "لن يكون التغيير الكبير ممكنًا إلا من خلال الجهود الموحدة والمتعاونة التي يتم تمكينها من خلال الشراكات متعددة الجنسيات بين القطاعين العام والخاص". يمكن أن تساعد مثل هذه الأحداث في الحفاظ على علم تغير المناخ كحالة استخدام سائدة للعديد من شركات الحوسبة الكمومية والمنظمات وحتى الحكومات الوطنية للتركيز عليها.

بالنسبة إلى Ghonda ، يجب اتخاذ خطوات أخرى أكثر تحديدًا إذا كانت الحوسبة الكمومية يمكن أن تفيد تغير المناخ حقًا. صرحت قائلة: "هناك حاجة لاتخاذ إجراءات جريئة إذا كانت الحوسبة الكمية ستساعد في إنشاء المزيد من السياسات الصديقة للبيئة". "أقترح إنشاء نظام جديد: علم المناخ الكمومي. تعريفي لهذا التخصص الجديد الذي اقترحته هو كما يلي: علم المناخ الكمي هو مجال ناشئ يهتم بحساب التأثيرات الكمومية على أنظمة المناخ. يمكن للتشريعات والحوافز التنظيمية التي تعزز علم المناخ الكمي أن تساعد في تسريع البحث والتطوير في مجال الحوسبة الكمومية لحالات استخدام التخفيف من حدة المناخ ".

كينا هيوز-كاسلبيري هي كاتبة في Inside Quantum Technology و Science Communicator في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر و NIST). تشمل إيقاعات كتابتها التكنولوجيا العميقة ، والميتافيرس ، والتكنولوجيا الكمومية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• المصدر https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/