Inside Quantum Technologys "Inside Scoop:" Quantum and Climate Change Science

Klimaendringer er en av de største utfordringene menneskeheten står overfor i dag, og forskere over hele verden jobber utrettelig for å forstå årsakene og finne løsninger. Et forskningsområde som er en spesielt lovende løsning er kvanteberegning. Denne banebrytende teknologien har potensial til å revolusjonere vår forståelse av klimaendringer og hjelpe oss med å utvikle mer effektive strategier for å dempe effektene. "Når noen kvantedatabehandlingsteknologier modnes, kan de akselerere, forbedre og introdusere innovative løsninger som bidrar til reduksjon av klimagassutslipp (GHG) samt nye energilagringsløsninger og nye resirkuleringsteknologier - bare for å nevne noen," forklarte Maëva Ghonda, leder av Quantum AI Institute og bærekraftsekspert og leder av Quantum Computing Climate Change Advisory Board for IEEE Quantum, et ledende internasjonalt kvantedatanettverk.

Lage bedre modeller

Fordi vitenskapen om klimaendringer involverer en hel rekke variabler, fra stigende temperaturer til havets surhet, kan det være utfordrende å modellere de forutsagte svingningene over tid. Disse modellene er utrolig komplekse, og selv de kraftigste superdatamaskinene sliter med å kjøre dem i tide. Kvantedatamaskiner har imidlertid potensial til å utføre disse simuleringene mye raskere og mer nøyaktig enn tradisjonelle datamaskiner. Ved bruk av væskedynamikkbasert simuleringer, kan kvantedatamaskiner gi et mye mer detaljert og nøyaktig bilde av hvordan jordens klima endrer seg, og hvordan det sannsynligvis vil endre seg i fremtiden. Siden kvantedatabehandling også er spådd å øke optimaliseringen for modeller og simuleringer, kan denne optimaliseringen også brukes til å forbedre ulike vitenskapelige modeller for klimaendringer, slik at forskere kan lære mer om mulige utfall.

Oppstart av energinett

Et annet område hvor kvanteberegning kan ha en betydelig innvirkning på forskning på klimaendringer, er utviklingen av mer effektive og bærekraftige energisystemer. En av de største utfordringene for fornybare energiteknologier som vind- og solkraft står overfor er deres intermitterende natur - de produserer energi når vinden blåser eller solen skinner, men ikke nødvendigvis når vi trenger det. Kvanteberegningsalgoritmer kan bidra til å bestemme steder som er bedre for å høste disse fornybare energikildene, og øke produksjonen. Som Markus Pflitsch, administrerende direktør i Terra Quantum, skrev i en nylig Forbes artikkel: "Kvantedatabehandling kan muliggjøre mer nøyaktige værsimuleringer basert på hundrevis av år med historiske værdata for å hjelpe til med å forutsi energiproduksjonen i en bestemt tidsramme, eliminere eller redusere nett-ustabilitet. Gjennom bedre nettbalansering og forsyningsspådommer kan kvanteteknologi akselerere bruken av fornybare energikilder."

Kvantedatabehandling kan også bidra til å skape mer energieffektive elektroniske enheter. For eksempel kan kvanteberegning brukes til å designe bedre batterier som kan lagre energi mer effektivt eller til å utvikle mer effektive solcellepaneler som kan produsere mer energi fra samme mengde sollys. Siden kvantedatabehandling allerede viser utrolig suksess innen kjemisk analyse og materialvitenskap, kan det være spillskiftende når det gjelder å lage mer effektive materialer. "Så mange lavkarbonteknologier involverer komplekse systemer, spesielt rundt kjemi og materialvitenskap, som ingen helt forstår," forklarte Jeremy O'Brien, administrerende direktør og medgründer av PsiQuantum i en fersk artikkel for McKinsey Digital. "Alle strever etter å finne en ny katalysator eller elektrolytt som vil gi oss billigere karbonfangst eller bedre elektriske batterier. Akkurat nå må vi teste tusenvis av molekylære kombinasjoner, noe som betyr lange og enormt dyre laboratorieeksperimenter, med ofte skuffende, marginale forbedringer.» I stedet kan kvantedatabehandling strømlinjeforme denne prosessen, skape grønnere enheter som kan drive bilene, hjemmene og byene våre.

Redusere gassutslipp

I tillegg til modellering og materialvitenskap, kan kvanteberegning også brukes til å dempe effektene av klimaendringer ved å utvikle mer effektive og bærekraftige transportsystemer. Ved å bruke kvantealgoritmer for å optimere trafikkflyten og redusere kø, for eksempel, kan det være mulig å redusere utslippene fra biler og lastebiler, som er store bidragsytere til klimagassutslipp. "Kjøretøy som sitter i trafikken bruker store mengder drivstoff uten å gi noe positivt resultat," la Pflitsch til i sin artikkel. "Quantum tech kan være i stand til å planlegge ruter mer effektivt ved å bruke historiske data og sanntidsinndata for å holde kjøretøy rullende rundt trafikkork og på de mest drivstoffeffektive rutene." Fordi verdens befolkning øker betydelig, vil vi trenge bedre energiinfrastruktur for våre byer og land. Disse infrastrukturene vil være vanskelige å utvikle og skalere, og det er der kvantedatabehandling kan komme godt med. Ved å bruke ulike algoritmer kan kvanteberegning vise hvordan man bygger de mest effektive og energieffektive nettene for våre voksende byer.

Hva Quantum Computing-selskaper for tiden gjør med klimaendringer

Det er mange forskjellige kvantedatabedrifter og organisasjoner som ser på å bruke kvantedatabehandling til vitenskap om klimaendringer. Bedrifter som IBM og Riverlane har allerede forskningsprogrammer på plass som ønsker å bruke kvantedatabehandling for å forbedre batterilevetiden og effektiviteten. Andre, som IEEE Quantum, holde klimatoppmøter. Faktisk markerer mars 2023 det andre året for IEEE Quantums Quantum Computing Climate Change Toppmøte. Ghonda ledet etableringen av denne begivenheten og fortsetter å se dets løfte hvert år. "Betydende endringer vil bare være mulig med samlet, samarbeidsinnsats muliggjort av multinasjonale offentlig-private partnerskap," la hun til. Arrangementer som disse kan bidra til å holde vitenskapen om klimaendringer som et utbredt bruksområde for ulike kvantedatabedrifter, organisasjoner og til og med nasjonale myndigheter å fokusere på.

For Ghonda må andre mer definitive skritt tas hvis kvanteberegning virkelig kan være til nytte for klimaendringene. "Dristige handlinger er nødvendig hvis kvantedatabehandling skal bidra til å skape mer miljøvennlige retningslinjer," sa hun. "Jeg foreslår opprettelsen av en ny disiplin: kvanteklimavitenskap. Min definisjon av denne nye disiplinen som jeg har foreslått er som følger: kvanteklimavitenskap er et fremvoksende felt som er opptatt av beregning av kvanteeffekter på klimasystemer. Lovgivning og regulatoriske insentiver som fremmer kvanteklimavitenskap kan bidra til å akselerere kvantedatabehandlingsforskning og -utvikling for brukstilfeller for klimademping.»

Kenna Hughes-Castleberry er stabsskribent ved Inside Quantum Technology og Science Communicator ved JILA (et partnerskap mellom University of Colorado Boulder og NIST). Skriverytmene hennes inkluderer dypteknologi, metaverset og kvanteteknologi.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• kilde: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/