Ang Pakikipagtulungang Ito ay Gagamit ng Quantum Computing Upang Gawing Mas Sustainable ang Paggawa

On Lunes, ang tagagawa ng polymer na nakabase sa Germany na Covestro ay nag-anunsyo ng 5-taong kasunduan sa pakikipagtulungan sa developer ng QC Ware ng software ng quantum computing na nakabase sa San Francisco. Magkasama, ang mga kumpanya ay magtatrabaho upang bumuo ng mga quantum computing algorithm na maaaring mapabuti ang mga proseso ng pagmamanupaktura at materyales ng Covestro.

"Kami ay ganap na kumbinsido na ang teknolohiya ng quantum computing ay magbibigay sa mga computational chemist ng isang mapagpasyang tulong sa hinaharap," sabi ni Torsten Heinemann, pinuno ng pagbabago ng grupo ng Covestro.

Ang pagmamanupaktura ng kemikal at agham ng mga materyales ay mga industriya kung saan ang mga microscopic na pagbabago sa mga microscopic system ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa macroscale development. Nagsusumikap ang mga computational chemist na tukuyin ang mga mikroskopikong istruktura sa, halimbawa, sa isang solar panel, hanggang sa antas kung paano gumagalaw ang mga electron dito. Ang mga banayad na pagbabago sa imprastraktura na iyon ay maaaring mangahulugan ng porsyento ng mga nadagdag sa kahusayan na maaaring magbunga ng mas maraming megawatt na kapangyarihan mula sa isang solar energy plant bawat taon. Sa katulad na paraan, ang ilang pagkakaiba sa molekula sa isang katalista para sa isang kemikal na reaksyon ay maaaring mangahulugan na ang reaksyon ay maaaring maganap sa isang temperatura na mas mababa ng ilang degree–na maaaring makatipid ng libu-libo o kahit milyon-milyong dolyar sa mga gastos ng mga tagagawa.

Ngunit ang hamon ng kimika na ito ay dapat itong gawin sa antas ng kabuuan, kung saan ang matematika ay napakasalimuot na kahit na ang mga supercomputer ay nahihirapan sa pag-crunch ng mga numero. Lumilikha ito ng tradeoff kung saan ang kakayahang magdisenyo ng mga materyales o proseso sa isang napapanahong paraan ay nangangahulugan ng pagpapasimple ng mga modelo ng matematika at pagtatantya ng mga quantum system. Kung mas pinasimple ang modelo, mas mabilis itong ma-crunch ng mga computer–ngunit sa halaga ng kalidad o kahusayan sa pagmamanupaktura.

Doon papasok ang quantum computing. Dahil sinasamantala ng mga system na ito ang mga proseso ng quantum upang lumikha ng kapangyarihan sa pag-compute, hawak nila ang potensyal na gayahin ang chemistry nang walang pagtatantya. "Ang quantum chemistry ay sobrang natural na gawin sa isang quantum computer," paliwanag ni Rob Parrish, ang pinuno ng chemistry simulation ng QC Ware (at alumnus ng 2015 Forbes Sa ilalim ng 30 Science list). “At ang dahilan ay sinusubukan mong gumawa ng doppelganger ng isang quantum system sa isa pang quantum system. Kaya napakaganda nitong mapa.”

Ang Covestro at QC Ware ay gumugol ng nakaraang taon sa isang partnership upang bumuo ng isang patunay-ng-konsepto para sa pagmomodelo ng mga uri ng mga reaksyon na gumagawa ng mga molekula sa mga pang-industriyang aplikasyon. Ang gawaing ito ay nagresulta sa dalawang papel, ang isa ay nagpapakita ng mga bagong diskarte na nagbibigay-daan para sa simulation gamit ang mas kaunting mga mapagkukunan ng quantum computing, at ang isa ay pagbuo ng isang bagong paraan upang makalkula ang mga gradient ng enerhiya. Ang mga gradient na ito ay ginagamit upang gayahin ang mga kapaki-pakinabang na proseso ng kemikal ng mga tagagawa.

Rngayon, ang quantum computing hardware na umiiral ay hindi kayang magpatakbo ng ilan sa malalaking simulation na interesado ang dalawang kumpanya, sabi ni Parrish. Ngunit ang pakikipagtulungan ay naglalayong maging handa ang software at mga algorithm para sa araw na ito.

"Ang inisyatiba na itinakda namin upang gawin ito ay: sa loob ng limang taon, i-deploy ito sa pinakamahusay na malapit-matagalang quantum computer na nasa labas sa ngayon," dagdag niya. "At ito ay isang bagay na magkakaroon ng maraming indibidwal na mga stream ng pananaliksik sa loob nito."

Ipinaliwanag ni Heinemann na sa maikling panahon, umaasa si Covestro na ilapat ang mga bagong diskarteng ito sa mga proseso ng pagmamanupaktura ng kemikal nito na nakadepende sa mga catalytic na reaksyon, na dapat ay mas madaling gayahin sa quantum hardware na binuo ngayon at inaasahang magiging available sa loob ng ilang oras. taon. Sa pamamagitan ng pagpapabuti ng mga ganitong uri ng kimika, umaasa si Covestro na magkaroon ng mas mahusay na proseso na gumagawa ng mas kaunting basura. "Nangangahulugan iyon ng mas maraming output, mas mataas na kalidad ng mga reaksiyong kemikal sa mga produktong ginagawa namin, at mas kaunting pagkonsumo ng enerhiya sa mga halaman," dagdag niya.

Ang pangalawang proyektong titingnan ng Covestro at QC Ware ay ang posibilidad ng circularity ng pagmamanupaktura. Inaasahan ng kumpanya na magkakaroon ng mas maraming batas sa buong mundo na nakatuon sa paggawang posible para sa mga polymer at iba pang mga materyales na mai-recycle pabalik sa kanilang mga orihinal na bahagi, sa halip na itapon sa mga landfill o sunugin. "Iniisip din namin na ang quantum computing dito ay maaaring maging isang pangunahing enabler," sabi ni Heinemann.

In ang mas mahabang panahon, naniniwala ang parehong kumpanya na habang tumatanda ang quantum computing hardware, magagawa nitong magmaneho ng mas sopistikadong simulation na lumikha ng mga bagong posibilidad para sa pagmamanupaktura ng produkto. Para kay Covestro, ang isang pagkakataon ay nasa larangan ng renewable energy, kung saan makakatulong ang quantum computing na magdisenyo ng mas mahusay na mga solar panel at mga sistema ng baterya. Para sa QC Ware, nangangahulugan iyon ng pagbuo ng quantum software at mga algorithm na maaaring ibenta sa iba pang mga tagagawa ng materyales, at nagbibigay din ng pundasyon para sa iba pang mga aplikasyon tulad ng pagtuklas ng droga.

“Mayroon kaming magkaparehong kapaki-pakinabang na kaayusan kung saan para sa kanila, maaari silang makakuha ng mas mabilis sa quantum information at quantum computing, at maaari nilang internal na gamitin ang teknolohiya upang bumuo ng mga produkto na ibinebenta nila sa merkado,” sabi ng cofounder at CEO ng QC Ware Matt Johnson.

"Sa tingin ko ang partnership at collaboration na ito sa QC Ware ay nagpapakita kung paano gumagana ang pananaliksik at pag-unlad sa mga pandaigdigang network," dagdag ni Heineman. "Nangangahulugan iyon na pinagsasama-sama namin ang tamang kadalubhasaan at iniangkop ang aming mga pakikipagtulungan upang himukin ang iisang layunin."