Di dalam Quantum Technology's "Inside Scoop:" Ilmu Kuantum dan Perubahan Iklim

Di dalam Quantum Technology's "Inside Scoop:" Ilmu Kuantum dan Perubahan Iklim

Stempel Waktu: 14 April 2023 9:21
Node Sumber: 2582797
Ilmu Perubahan Iklim mungkin menawarkan beberapa peluang unik untuk komputasi kuantum, dari jaringan energi yang lebih efisien hingga baterai yang lebih baik.
By Kenna Hughes-Castleberry diposting 14 April 2023

Perubahan iklim adalah salah satunya tantangan terbesar menghadapi umat manusia saat ini, dan para ilmuwan di seluruh dunia bekerja tanpa lelah untuk memahami penyebabnya dan menemukan solusinya. Salah satu bidang penelitian yang merupakan solusi yang sangat menjanjikan adalah komputasi kuantum. Teknologi mutakhir ini berpotensi merevolusi pemahaman kita tentang perubahan iklim dan membantu kita mengembangkan strategi yang lebih efektif untuk mengurangi dampaknya. “Ketika beberapa teknologi komputasi kuantum matang, mereka dapat mempercepat, meningkatkan, dan memperkenalkan solusi inovatif yang berkontribusi pada pengurangan emisi gas rumah kaca (GRK) serta solusi penyimpanan energi baru dan teknologi daur ulang baru – hanya untuk beberapa nama saja,” jelas Maëva Ghonda, Ketua Quantum AI Institute dan Pakar Keberlanjutan dan Ketua Dewan Penasihat Perubahan Iklim Komputasi Kuantum untuk Kuantum IEEE, jaringan komputasi kuantum internasional terkemuka.

Membuat Model Lebih Baik

Karena ilmu perubahan iklim melibatkan banyak variabel, mulai dari kenaikan suhu hingga keasaman laut, memodelkan fluktuasi yang diprediksi dari waktu ke waktu dapat menjadi tantangan. Model-model ini sangat kompleks, dan bahkan superkomputer yang paling kuat pun kesulitan untuk menjalankannya tepat waktu. Namun, komputer kuantum berpotensi melakukan simulasi ini jauh lebih cepat dan akurat daripada komputer tradisional. Dengan menggunakan berbasis dinamika fluida simulasi, komputer kuantum dapat memberikan gambaran yang jauh lebih rinci dan akurat tentang bagaimana iklim Bumi berubah, dan bagaimana kemungkinan perubahannya di masa depan. Karena komputasi kuantum juga diperkirakan akan meningkatkan pengoptimalan untuk model dan simulasi, pengoptimalan ini juga dapat digunakan untuk menyempurnakan berbagai model ilmu perubahan iklim, yang memungkinkan peneliti untuk mempelajari lebih lanjut tentang kemungkinan hasil.

Menghidupkan Jaringan Energi

Area lain di mana komputasi kuantum dapat berdampak signifikan pada penelitian perubahan iklim adalah pengembangan sistem energi yang lebih efisien dan berkelanjutan. Salah satu tantangan terbesar yang dihadapi teknologi energi terbarukan seperti angin dan tenaga surya adalah sifatnya yang terputus-putus–mereka menghasilkan energi saat angin bertiup atau matahari bersinar, tetapi belum tentu saat kita membutuhkannya. Algoritme komputasi kuantum dapat membantu menentukan lokasi yang lebih baik untuk memanen sumber energi terbarukan ini, sehingga meningkatkan hasil. Sebagai Markus Pflitsch, CEO dari Terra Kuantum, menulis dalam baru-baru ini Forbes artikel: “Komputasi kuantum dapat mengaktifkan simulasi cuaca yang lebih akurat berdasarkan data cuaca bersejarah selama ratusan tahun untuk membantu memprediksi produksi energi dalam kerangka waktu tertentu, menghilangkan atau mengurangi ketidakstabilan jaringan. Melalui keseimbangan jaringan dan prediksi pasokan yang lebih baik, teknologi kuantum dapat mempercepat penggunaan sumber energi terbarukan.”

Komputasi kuantum juga dapat membantu menciptakan perangkat elektronik yang lebih hemat energi. Misalnya, komputasi kuantum dapat digunakan untuk merancang baterai yang lebih baik yang dapat menyimpan energi secara lebih efektif atau mengembangkan panel surya yang lebih efisien yang dapat menghasilkan lebih banyak energi dari jumlah sinar matahari yang sama. Karena komputasi kuantum telah menunjukkan keberhasilan luar biasa dalam analisis kimia dan ilmu material, hal ini dapat mengubah permainan dalam membuat bahan yang lebih efisien. “Begitu banyak teknologi rendah karbon yang melibatkan sistem kompleks, khususnya seputar ilmu kimia dan material, yang tidak sepenuhnya dipahami oleh siapa pun,” jelas Jeremy O'Brien, CEO dan salah satu pendiri PsiQuantum dalam artikel terbaru untuk McKinsey Digital. “Semua orang berebut untuk menemukan katalis atau elektrolit baru yang akan memberi kita penangkapan karbon yang lebih murah atau baterai listrik yang lebih baik. Saat ini, kami harus menguji ribuan kombinasi molekuler, yang berarti eksperimen laboratorium coba-coba yang panjang dan sangat mahal, dengan perbaikan kecil yang seringkali mengecewakan.” Sebaliknya, komputasi kuantum dapat merampingkan proses ini, menciptakan perangkat yang lebih ramah lingkungan yang dapat menggerakkan mobil, rumah, dan kota kita.

Menurunkan Emisi Gas

Selain pemodelan dan ilmu material, komputasi kuantum juga dapat digunakan untuk membantu mengurangi dampak perubahan iklim dengan mengembangkan sistem transportasi yang lebih efisien dan berkelanjutan. Dengan menggunakan algoritme kuantum untuk mengoptimalkan arus lalu lintas dan mengurangi kemacetan, misalnya, dimungkinkan untuk mengurangi emisi dari mobil dan truk, yang merupakan kontributor utama emisi gas rumah kaca. “Kendaraan yang duduk di lalu lintas menghabiskan banyak bahan bakar tanpa memberikan hasil yang positif,” tambah Pflitsch dalam artikelnya. “Teknologi kuantum mungkin dapat merencanakan rute secara lebih efisien dengan menggunakan data historis dan masukan real-time untuk menjaga kendaraan melewati kemacetan lalu lintas dan pada rute yang paling hemat bahan bakar.” Karena populasi dunia meningkat secara signifikan, kita membutuhkan infrastruktur energi yang lebih baik untuk kota dan negara kita. Infrastruktur ini akan sulit untuk dikembangkan dan diskalakan, di mana komputasi kuantum dapat berguna. Menggunakan berbagai algoritme, komputasi kuantum dapat menunjukkan cara membangun jaringan yang paling efektif dan hemat energi untuk kota-kota kita yang sedang berkembang.

Apa yang Saat Ini Dilakukan Perusahaan Komputasi Kuantum dengan Ilmu Perubahan Iklim

Ada banyak perusahaan dan organisasi komputasi kuantum berbeda yang ingin menerapkan komputasi kuantum pada ilmu perubahan iklim. Bisnis seperti IBM dan jalan sungai sudah memiliki program penelitian yang ingin menggunakan komputasi kuantum untuk meningkatkan masa pakai baterai dan efisiensi. Lainnya, seperti Kuantum IEEE, mengadakan KTT perubahan iklim. Faktanya, Maret 2023 menandai tahun kedua IEEE Quantum's Quantum Computing Climate Change Puncak. Ghonda memimpin pembuatan acara ini dan terus melihat janjinya setiap tahun. “Perubahan signifikan hanya akan mungkin terjadi dengan upaya bersama dan kolaboratif yang dimungkinkan oleh kemitraan publik-swasta multinasional,” tambahnya. Peristiwa seperti ini dapat membantu menjaga sains perubahan iklim sebagai kasus penggunaan umum untuk berbagai perusahaan komputasi kuantum, organisasi, dan bahkan pemerintah nasional untuk menjadi fokus.

Bagi Ghonda, langkah lain yang lebih pasti perlu diambil jika komputasi kuantum benar-benar dapat menguntungkan perubahan iklim. “Tindakan berani diperlukan jika komputasi kuantum ingin membantu menciptakan kebijakan yang lebih ramah lingkungan,” katanya. “Saya mengusulkan penciptaan disiplin baru: ilmu iklim kuantum. Definisi saya tentang disiplin baru yang telah saya usulkan adalah sebagai berikut: ilmu iklim kuantum adalah bidang baru yang berkaitan dengan perhitungan efek kuantum pada sistem iklim. Insentif legislasi dan peraturan yang mempromosikan ilmu iklim kuantum dapat membantu mempercepat penelitian dan pengembangan komputasi kuantum untuk kasus penggunaan mitigasi iklim.”

Kenna Hughes-Castleberry adalah staf penulis di Inside Quantum Technology dan Science Communicator di JILA (kemitraan antara University of Colorado Boulder dan NIST). Ketukan tulisannya termasuk teknologi dalam, metaverse, dan teknologi kuantum.

Stempel Waktu:

Lebih dari Di dalam Teknologi Kuantum