“Inside Scoop:” ของ Inside Quantum Technology ควอนตัมและวิทยาศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นหนึ่งใน ท้าทายที่ใหญ่ที่สุด มนุษยชาติกำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบัน และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังทำงานอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยเพื่อทำความเข้าใจสาเหตุของมันและหาทางแก้ไข งานวิจัยชิ้นหนึ่งที่เป็นโซลูชันที่มีแนวโน้มดีเป็นพิเศษคือการคำนวณด้วยควอนตัม เทคโนโลยีที่ทันสมัยนี้มีศักยภาพในการปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และช่วยให้เราพัฒนากลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการบรรเทาผลกระทบ “เมื่อเทคโนโลยีควอนตัมคอมพิวติ้งเติบโตเต็มที่ พวกเขาสามารถเร่ง ปรับปรุง และแนะนำโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมซึ่งมีส่วนช่วยในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (GHG) เช่นเดียวกับโซลูชั่นการจัดเก็บพลังงานแบบใหม่และเทคโนโลยีการรีไซเคิลใหม่ – และอื่น ๆ อีกมากมาย” อธิบาย มาเอวา กอนด้าประธานสถาบัน Quantum AI และผู้เชี่ยวชาญด้านความยั่งยืนและประธานคณะกรรมการที่ปรึกษาด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของ Quantum Computing IEEE ควอนตัมซึ่งเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ควอนตัมชั้นนำระดับนานาชาติ

สร้างแบบจำลองที่ดีขึ้น

เนื่องจากวิทยาศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเกี่ยวข้องกับตัวแปรมากมาย ตั้งแต่อุณหภูมิที่สูงขึ้นไปจนถึงความเป็นกรดในมหาสมุทร การสร้างแบบจำลองความผันผวนที่คาดการณ์ไว้เมื่อเวลาผ่านไปจึงเป็นเรื่องที่ท้าทาย โมเดลเหล่านี้มีความซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ และแม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดก็ยังพยายามเรียกใช้พวกมันให้ทันท่วงที อย่างไรก็ตาม คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีศักยภาพในการจำลองเหล่านี้ได้รวดเร็วและแม่นยำกว่าคอมพิวเตอร์แบบเดิมมาก โดยใช้ อิงไดนามิกของไหล การจำลองคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถให้ภาพที่ละเอียดและแม่นยำมากขึ้นว่าสภาพอากาศของโลกเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร และมีแนวโน้มว่าจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรในอนาคต เนื่องจากการคำนวณด้วยควอนตัมยังได้รับการคาดการณ์ว่าจะช่วยเพิ่มการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับแบบจำลองและการจำลอง การเพิ่มประสิทธิภาพนี้ยังสามารถใช้เพื่อปรับปรุงแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่างๆ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลลัพธ์ที่เป็นไปได้

เพิ่มพลังให้กับกริดพลังงาน

พื้นที่อื่นที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการวิจัยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศคือการพัฒนาระบบพลังงานที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนต้องเผชิญ เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์คือธรรมชาติที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งผลิตพลังงานเมื่อมีลมพัดหรือแสงแดดส่องถึง แต่ไม่จำเป็นเมื่อเราต้องการ อัลกอริทึมการคำนวณควอนตัมสามารถช่วยระบุตำแหน่งที่ดีกว่าสำหรับการเก็บเกี่ยวแหล่งพลังงานหมุนเวียนเหล่านี้ และเพิ่มผลผลิต ดังที่ Markus Pflitsch ซีอีโอของ เทอร์ราควอนตัม, เขียนในเมื่อเร็ว ๆ นี้ ฟอร์บ บทความ: “การคำนวณด้วยควอนตัมสามารถเปิดใช้งานการจำลองสภาพอากาศที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยอิงตามข้อมูลสภาพอากาศในอดีตหลายร้อยปีเพื่อช่วยทำนายการผลิตพลังงานของกรอบเวลาหนึ่งๆ ขจัดหรือลดความไม่เสถียรของกริด เทคโนโลยีควอนตัมสามารถเร่งการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนผ่านการปรับสมดุลกริดที่ดีขึ้นและการคาดการณ์อุปทาน”

คอมพิวเตอร์ควอนตัมยังสามารถช่วยสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประหยัดพลังงานได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่น การคำนวณแบบควอนตัมสามารถใช้ในการออกแบบแบตเตอรี่ที่ดีขึ้นซึ่งสามารถเก็บพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น หรือเพื่อพัฒนาแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งสามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นจากปริมาณแสงแดดที่เท่ากัน เนื่องจากควอนตัมคอมพิวติ้งประสบความสำเร็จอย่างไม่น่าเชื่อในการวิเคราะห์ทางเคมีและวัสดุศาสตร์ การผลิตวัสดุที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นอาจพลิกเกมได้ “เทคโนโลยีคาร์บอนต่ำจำนวนมากเกี่ยวข้องกับระบบที่ซับซ้อน โดยเฉพาะด้านเคมีและวัสดุศาสตร์ ซึ่งไม่มีใครเข้าใจอย่างถ่องแท้” เจเรมี โอไบรอัน ซีอีโอและผู้ร่วมก่อตั้งอธิบาย Psiควอนตัม ในบทความล่าสุดสำหรับ แมคคินซีย์ดิจิตอล “ทุกคนต่างขวนขวายหาตัวเร่งปฏิกิริยาหรืออิเล็กโทรไลต์ใหม่ที่จะทำให้เราดักจับคาร์บอนได้ถูกกว่าหรือใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าที่ดีกว่า ตอนนี้ เราต้องทดสอบส่วนผสมของโมเลกุลหลายพันชนิด ซึ่งหมายถึงการทดลองในห้องปฏิบัติการแบบลองผิดลองถูกที่ใช้เวลานานและมีราคาแพงมาก โดยมักมีการปรับปรุงเล็กน้อยที่น่าผิดหวัง” แต่ควอนตัมคอมพิวติ้งจะทำให้กระบวนการนี้คล่องตัวขึ้น โดยสร้างอุปกรณ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นซึ่งสามารถให้พลังงานกับรถยนต์ บ้าน และเมืองของเราได้

ลดการปล่อยก๊าซ

นอกจากการสร้างแบบจำลองและวัสดุศาสตร์แล้ว ยังสามารถใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อช่วยลดผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้วยการพัฒนาระบบขนส่งที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น การใช้อัลกอริธึมควอนตัมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของการจราจรและลดความแออัด ตัวอย่างเช่น อาจเป็นไปได้ที่จะลดการปล่อยก๊าซจากรถยนต์และรถบรรทุก ซึ่งมีส่วนสำคัญในการปล่อยก๊าซเรือนกระจก “ยานพาหนะที่นั่งอยู่กลางการจราจรใช้เชื้อเพลิงจำนวนมากในขณะที่ไม่ได้สร้างผลลัพธ์ที่ดี” Pflitsch กล่าวเพิ่มเติมในบทความของเขา “เทคโนโลยีควอนตัมอาจสามารถวางแผนเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้ข้อมูลในอดีตและอินพุตตามเวลาจริง เพื่อให้ยานพาหนะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่การจราจรติดขัดและบนเส้นทางที่ประหยัดเชื้อเพลิงมากที่สุด” เนื่องจากจำนวนประชากรของโลกเพิ่มขึ้นอย่างมาก เราจึงจำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่ดีขึ้นสำหรับเมืองและประเทศของเรา โครงสร้างพื้นฐานเหล่านี้จะยากต่อการพัฒนาและปรับขนาด ซึ่งเป็นจุดที่การคำนวณด้วยควอนตัมอาจมีประโยชน์ การใช้อัลกอริทึมต่างๆ การคำนวณแบบควอนตัมสามารถแสดงวิธีสร้างกริดที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานที่สุดสำหรับเมืองที่กำลังเติบโตของเรา

สิ่งที่บริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมกำลังทำกับวิทยาศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปัจจุบัน

มีบริษัทและองค์กรควอนตัมคอมพิวเตอร์หลายแห่งที่มองหาการนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมไปประยุกต์ใช้กับวิทยาศาสตร์ด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ธุรกิจเช่น IBM และ ริเวอร์เลน มีโครงการวิจัยที่ต้องการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อยู่แล้ว อื่นๆเช่น IEEE ควอนตัมจัดการประชุมสุดยอดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ อันที่จริง เดือนมีนาคมปี 2023 นับเป็นปีที่สองของ Quantum Computing Climate Change ของ IEEE Quantum การประชุมสุดยอด Ghonda เป็นผู้นำในการสร้างสรรค์กิจกรรมนี้และยังคงทำตามคำสัญญาทุกปี “การเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีความร่วมมือร่วมใจและความร่วมมือจากความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชนข้ามชาติ” เธอกล่าวเสริม เหตุการณ์เช่นนี้สามารถช่วยให้วิทยาศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นกรณีการใช้งานที่แพร่หลายสำหรับบริษัทควอนตัมคอมพิวติ้ง องค์กร และแม้แต่รัฐบาลของประเทศต่างๆ

สำหรับ Ghonda จำเป็นต้องมีขั้นตอนอื่นที่ชัดเจนกว่านี้หากการคำนวณด้วยควอนตัมสามารถเป็นประโยชน์ต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ “จำเป็นต้องมีการดำเนินการที่กล้าหาญหากคอมพิวเตอร์ควอนตัมช่วยสร้างนโยบายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น” เธอกล่าว “ฉันเสนอการสร้างระเบียบวินัยใหม่: วิทยาศาสตร์ภูมิอากาศควอนตัม. คำจำกัดความของระเบียบวินัยใหม่ที่ฉันเสนอมีดังนี้: วิทยาศาสตร์ภูมิอากาศควอนตัมเป็นสาขาใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณผลกระทบของควอนตัมต่อระบบภูมิอากาศ สิ่งจูงใจด้านกฎหมายและกฎระเบียบที่ส่งเสริมวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศควอนตัมสามารถช่วยเร่งการวิจัยและพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมสำหรับกรณีการใช้งานเพื่อลดสภาพอากาศ”

Kenna Hughes-Castleberry เป็นนักเขียนที่ Inside Quantum Technology และ Science Communicator ที่ JILA (ความร่วมมือระหว่าง University of Colorado Boulder และ NIST) จังหวะการเขียนของเธอมีทั้ง Deep Tech, Metaverse และเทคโนโลยีควอนตัม

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/inside-quantum-technologys-inside-scoop-quantum-and-climate-change-science/