۳ نوشته کلی که رایانه های کوانتومی به سود جامعه عمل می کنند_بام وطن

مکانیک کوانتومی به ما این امکان را داده است که جزئیات همه چیز را از فرآیندهای متابولیکی در جریان خون خود گرفته تا باتری های برقی که از اتومبیل ها و رایانه های خود منفعت گیری می کنند ، و برای اکتشافات از لیزرها گرفته تا نیمه هادی ها فهمیدن کنیم.

مکانیک کوانتومی شیوه فهمیدن دنیای طبیعی را تحول داد ، اما با این وجود تا سال ۱۹۸۱ فیزیکدان مشهور ریچارد فاینمن مشاهده کرد که از آنجا که جهان کوانتومی است ، اگر واقعاً می خواستیم یک کامپیوتر برای همانند سازی کارآمد همه دنیای طبیعی باشد ، بشریت به گمان زیادً ناچار است یک کامپیوتر کوانتومی بسازد.

بیشتر از بیشتر از یک دهه از پیشرفت های علمی ، گوگل پیشرفت قابل توجهی در جهت دید ما در ساخت رایانه های کوانتومی در مقیاس بزرگ و اصلاح شده در مقیاس بزرگ داشته است که می تواند مشکلات غیرممکن را رفع کند. در جشن روز جهانی کوانتومی ، بیایید سه حوزه را کشف کنیم که رایانه های کوانتومی می توانند زندگی را بهبود بخشند.

۱. داروی بهتر

محققان تا این مدت چیزهای بسیاری برای یادگیری در رابطه سیستم های بیولوژیکی پیچیده بدن انسان دارند ، و رایانه های کوانتومی امکان پذیر به ما پشتیبانی کنند تا فهمیدن عمیق تری داشته باشیم – همانند پشتیبانی به فهمیدن سیستم های کلیدی مربوط به طراحی مواد مخدر و متابولیسم ما. با محاسبه چگونگی تعامل برخی از داوطلبان دارویی با اهداف و دیگر مولکول های بیولوژیکی ، رایانه های کوانتومی امکان پذیر به ما در طراحی درمان های مؤثرتر و پیشبرد دارو پشتیبانی کنند. به گفتن نمونه ، با همکاری شرکت داروسازی Boehringer Ingelheim ، ما نشان داده ایم که رایانه های کوانتومی قادر به همانند سازی ساختار کلیدی سیتوکروم P450 ، آنزیمی است که در انسان یافت می شود و دقت بیشتری در زمان کمتری نسبت به رایانه های کلاسیک دارد. سیتوکروم P450 یک آنزیم مهم برای تعیین اثربخشی دارو است ، چون داروهای حاضر در جریان خون ما را تجزیه می کند.

۲. باتری های بهتر

نیاز جهان به انرژی – و توانایی ذخیره آن – هر سال در حال رشد است. ما در حال بازدید نحوه دسترسی رایانه های کوانتومی برای پشتیبانی به طراحی مواد تازه هستیم. به گفتن مثال ، ما با همکاری شرکت شیمیایی BASF بازدید کرده ایم که رایانه های کوانتومی قادر به همانند سازی دقیق اکسید لیتیوم نیکل (LNO) می باشند ، ماده ای که در باتری ها منفعت گیری می شود. LNO تشکیل صنعتی دشوار است و جنبه های شیمی آن به خوبی فهمیدن نشده است ، اما یک تاثییر محیطی کوچکتر از اکسید کبالت که طبق معمولً مورد منفعت گیری قرار می گیرد ، اراعه می دهد ، و ما حتی گزینه های فرد دیگر را برای منفعت گیری از کبالت در باتری ها بازدید کرده ایم. همانند سازی حرکت مکانیکی کوانتومی LNO می تواند روال تشکیل صنعتی را بهبود بخشد و در نهایت به ما در ساخت باتری های بهتر پشتیبانی کند.

۳ منبع های تازه انرژی

Fusion Energy ، منبع تغذیه ستارگان ، نوید انرژی تمیز و زیاد را اراعه می دهد – اما تا این مدت در مقیاس تحقق نیافته است. طراحی راکتورهای ملزوم برای فهمیدن مواد در شرایط فیوژن شدید به مدلهای محاسباتی متکی است. با این حال ، مدل های جاری فاقد دقت می باشند ، که زیاد تر در مطابقت با نتایج در دنیای واقعی ناکام می باشند و میلیاردها ساعت CPU را تقاضا می کنند. محققان ما با همکاری آزمایشگاه های ملی Sandia ، نشان دادند که یک الگوریتم کوانتومی که بر روی یک رایانه کوانتومی تحمل گسل اجرا می شود ، می تواند به طور مؤثر مکانیسم های مورد نیاز برای عکس العمل های پایدار فیوژن را همانند سازی کند ، که در نهایت می تواند به حقیقت تبدیل شود.

این نوع پیشرفت در پزشکی و انرژی یک جهش بزرگ خواهد می بود ، اما با این وجود امکان پذیر سطح آنچه را که می تواند با محاسبات کوانتومی امکان پذیر باشد ، خراش دهد. با دقت به پیچیدگی این فناوری ، می تواند مشکلاتی را حل کند که ما حتی نمی دانیم چطور می خواهیم بپرسیم. اما تحقق پتانسیل کامل محاسبات کوانتومی نیاز به پیشرفت در کل پشته ها ، از جمله ساخت و مقیاس بندی بهتر است. بهبود تصحیح خطای کوانتومی ؛ گسترش الگوریتم های کوانتومی تازه و منفعت گیری از آنها در دنیای واقعی. هیچ کس نمی تواند این کار را به تنهایی انجام دهد ، به این علت ما به همکاری با شرکا در آکادمی ، صنعت و قسمت دولتی برای تشکیل پیشرفته ترین سیستم محاسبات کوانتومی در جهان ادامه خواهیم داد.