Inside Quantum Technology의 "Inside Scoop": 양자 및 기후 변화 과학

기후 변화는 가장 큰 도전 오늘날 인류와 마주하고 있으며 전 세계 과학자들은 그 원인을 이해하고 해결책을 찾기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 특히 유망한 솔루션인 연구 분야 중 하나는 양자 컴퓨팅입니다. 이 최첨단 기술은 기후 변화에 대한 우리의 이해를 혁신하고 그 영향을 완화하기 위한 보다 효과적인 전략을 개발하는 데 도움이 될 잠재력을 가지고 있습니다. "일부 양자 컴퓨팅 기술이 성숙함에 따라 온실 가스(GHG) 배출 감소에 기여하는 혁신적인 솔루션과 새로운 에너지 저장 솔루션 및 새로운 재활용 기술을 가속화, 향상 및 도입할 수 있습니다."라고 설명했습니다. 마에바 곤다, Quantum AI Institute 회장, 지속 가능성 전문가 및 Quantum Computing Climate Change Advisory Board 의장 IEEE 양자, 선도적인 국제 양자 컴퓨팅 네트워크입니다.

더 나은 모델 만들기

기후 변화 과학은 기온 상승에서 해양 산도에 이르기까지 수많은 변수를 포함하기 때문에 시간 경과에 따른 예측 변동을 모델링하는 것은 어려울 수 있습니다. 이러한 모델은 믿을 수 없을 정도로 복잡하며 가장 강력한 슈퍼컴퓨터도 이를 적시에 실행하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 그러나 양자 컴퓨터는 이러한 시뮬레이션을 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 정확하게 수행할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 사용하여 유체 역학 기반 시뮬레이션을 통해 양자 컴퓨터는 지구의 기후가 어떻게 변하고 있으며 미래에 어떻게 변할 가능성이 있는지에 대한 훨씬 더 상세하고 정확한 그림을 제공할 수 있습니다. 양자 컴퓨팅은 또한 모델 및 시뮬레이션에 대한 최적화를 향상시킬 것으로 예측되므로 이 최적화는 다양한 기후 변화 과학 모델을 향상시키는 데 사용될 수도 있어 연구자들이 가능한 결과에 대해 더 많이 배울 수 있습니다.

에너지 그리드 강화

양자 컴퓨팅이 기후 변화 연구에 상당한 영향을 미칠 수 있는 또 다른 영역은 보다 효율적이고 지속 가능한 에너지 시스템의 개발입니다. 풍력 및 태양광 발전과 같은 재생 에너지 기술이 직면한 가장 큰 문제 중 하나는 간헐적 특성입니다. 바람이 불거나 태양이 빛날 때 에너지를 생산하지만 반드시 필요한 것은 아닙니다. 양자 컴퓨팅 알고리즘은 이러한 재생 가능 에너지원을 수확하여 생산량을 늘리기에 더 좋은 위치를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. CEO인 Markus Pflitsch는 테라 퀀텀, 최근에 썼다 포브스 기사: “Quantum 컴퓨팅은 수백 년의 역사적 날씨 데이터를 기반으로 보다 정확한 날씨 시뮬레이션을 가능하게 하여 특정 시간대의 에너지 생산을 예측하여 그리드 불안정성을 제거하거나 줄일 수 있습니다. 더 나은 그리드 밸런싱 및 공급 예측을 통해 양자 기술은 재생 가능 에너지원의 사용을 가속화할 수 있습니다.”

양자 컴퓨팅은 또한 보다 에너지 효율적인 전자 장치를 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 양자 컴퓨팅은 에너지를 보다 효과적으로 저장할 수 있는 더 나은 배터리를 설계하거나 동일한 양의 햇빛에서 더 많은 에너지를 생산할 수 있는 보다 효율적인 태양 전지판을 개발하는 데 사용될 수 있습니다. 양자 컴퓨팅은 이미 화학 분석 및 재료 과학에서 놀라운 성공을 거두고 있으므로 보다 효율적인 재료를 만드는 데 판도를 바꿀 수 있습니다. "너무나 많은 저탄소 기술에는 복잡한 시스템, 특히 아무도 완전히 이해하지 못하는 화학 및 재료 과학과 관련된 복잡한 시스템이 포함됩니다. 사이 퀀텀 에 대한 최근 기사에서 맥킨지 디지털. “모두가 더 저렴한 탄소 포집이나 더 나은 전기 배터리를 제공할 새로운 촉매나 전해질을 찾기 위해 안간힘을 쓰고 있습니다. 바로 지금 우리는 수천 개의 분자 조합을 테스트해야 합니다. 이는 종종 실망스럽고 미미한 개선과 함께 길고 막대한 비용이 드는 시행 착오 실험실 실험을 의미합니다.” 대신 양자 컴퓨팅은 이 프로세스를 간소화하여 자동차, 가정 및 도시에 전력을 공급할 수 있는 친환경 장치를 만들 수 있습니다.

가스 배출 감소

모델링 및 재료 과학 외에도 양자 컴퓨팅을 사용하여 보다 효율적이고 지속 가능한 운송 시스템을 개발하여 기후 변화의 영향을 완화할 수 있습니다. 예를 들어 양자 알고리즘을 사용하여 교통 흐름을 최적화하고 혼잡을 줄이면 온실 가스 배출의 주요 원인인 자동차와 트럭의 배출량을 줄이는 것이 가능할 수 있습니다. Pflitsch는 자신의 기사에서 "교통 체증에 정차한 차량은 엄청난 양의 연료를 소비하지만 긍정적인 결과는 얻지 못합니다."라고 덧붙였습니다. "Quantum 기술은 과거 데이터와 실시간 입력을 사용하여 차량이 교통 체증을 피하고 가장 연료 효율적인 경로를 계속 운행하도록 함으로써 경로를 보다 효율적으로 계획할 수 있습니다." 세계 인구가 크게 증가하고 있기 때문에 도시와 국가에 더 나은 에너지 인프라가 필요합니다. 이러한 인프라는 개발 및 확장이 어려울 것이므로 양자 컴퓨팅이 유용할 수 있습니다. 다양한 알고리즘을 사용하여 양자 컴퓨팅은 성장하는 도시에 가장 효과적이고 에너지 효율적인 그리드를 구축하는 방법을 보여줄 수 있습니다.

양자 컴퓨팅 회사가 현재 기후 변화 과학으로 하고 있는 것

양자 컴퓨팅을 기후 변화 과학에 적용하려는 다양한 양자 컴퓨팅 회사와 조직이 있습니다. IBM과 같은 기업 및 리버 레인 배터리 수명과 효율성을 개선하기 위해 양자 컴퓨팅을 사용하려는 연구 프로그램이 이미 마련되어 있습니다. 기타 IEEE 양자, 기후 변화 정상 회담을 개최합니다. 실제로 2023년 XNUMX월은 IEEE Quantum의 Quantum Computing Climate Change의 두 번째 해입니다. 정상 회담. Ghonda는 이 행사의 창설을 주도했으며 매년 그 약속을 지켜보고 있습니다. “다국적 공공-민간 파트너십을 통해 가능해진 단합되고 협력적인 노력을 통해서만 중요한 변화가 가능할 것입니다.”라고 그녀는 덧붙였습니다. 이와 같은 이벤트는 기후 변화 과학을 다양한 양자 컴퓨팅 회사, 조직 및 심지어 국가 정부가 집중해야 할 일반적인 사용 사례로 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Ghonda의 경우 양자 컴퓨팅이 실제로 기후 변화에 도움이 될 수 있다면 다른 결정적인 조치를 취해야 합니다. "양자 컴퓨팅이 보다 환경 친화적인 정책을 만드는 데 도움이 되려면 대담한 조치가 필요합니다."라고 그녀는 말했습니다. “나는 새로운 분야의 창설을 제안합니다. 양자 기후 과학. 내가 제안한 이 새로운 분야에 대한 나의 정의는 다음과 같습니다. 양자 기후 과학은 기후 시스템에 대한 양자 효과의 계산과 관련된 신흥 분야입니다. 양자 기후 과학을 촉진하는 입법 및 규제 인센티브는 기후 완화 사용 사례를 위한 양자 컴퓨팅 연구 및 개발을 가속화하는 데 도움이 될 수 있습니다.”

Kenna Hughes-Castleberry는 Inside Quantum Technology의 전속 작가이자 JILA(University of Colorado Boulder와 NIST 간의 파트너십)의 과학 커뮤니케이터입니다. 그녀의 글쓰기 비트에는 심층 기술, 메타버스 및 양자 기술이 포함됩니다.

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• 출처: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/