Bu İşbirliği, Üretimi Daha Sürdürülebilir Hale Getirmek İçin Kuantum Hesaplamayı Kullanacak

OPazartesiAlmanya merkezli polimer üreticisi Covestro, San Francisco merkezli kuantum hesaplama yazılımı geliştiricisi QC Ware ile 5 yıllık bir işbirliği anlaşması yaptığını duyurdu. Şirketler birlikte Covestro'nun üretim süreçlerini ve malzemelerini iyileştirebilecek kuantum hesaplama algoritmaları geliştirmek için çalışacak.

Covestro'nun grup inovasyonu başkanı Torsten Heinemann, "Kuantum hesaplama teknolojisinin hesaplamalı kimyagerlere gelecekte belirleyici bir destek sağlayacağına tamamen inanıyoruz" diyor.

Kimyasal üretim ve malzeme bilimi, mikroskobik sistemlerdeki mikroskobik değişikliklerin makro ölçekli gelişim üzerinde büyük etkileri olabileceği endüstrilerdir. Hesaplamalı kimyagerler, örneğin bir güneş panelindeki mikroskobik yapıları, elektronların içinde nasıl hareket ettiği seviyesine kadar tanımlamak için çok çalışıyorlar. Bu altyapıdaki küçük değişiklikler, bir güneş enerjisi santralinden her yıl megawattlarca daha fazla enerji üretebilecek verimlilikte yüzdesel artışlar anlamına gelebilir. Benzer şekilde, kimyasal bir reaksiyon için katalizördeki birkaç molekül farklılığı, reaksiyonun birkaç derece daha düşük bir sıcaklıkta gerçekleşebileceği anlamına gelebilir; bu da üreticilerin binlerce, hatta milyonlarca dolar maliyetten tasarruf etmesini sağlayabilir.

Ancak bu kimyanın zorluğu, bunun kuantum düzeyinde yapılması gerekmesidir; burada matematik o kadar karmaşıktır ki, süper bilgisayarlar bile sayıları hesaplamakta zorluk çeker. Bu, malzemeleri veya süreçleri zamanında tasarlayabilmenin, matematiksel modelleri basitleştirmek ve kuantum sistemlerine yaklaşmak anlamına geldiği bir ödünleşim yaratır. Model ne kadar basitleştirilirse, bilgisayarlar onu o kadar hızlı işleyebilir; ancak bu, üretim kalitesi veya verimliliği açısından bir maliyet anlamına gelir.

Kuantum hesaplamanın devreye girdiği yer burasıdır. Bu sistemler, hesaplama gücü oluşturmak için kuantum süreçlerinden yararlandığından, kimyayı yaklaşıklık olmadan simüle etme potansiyeline sahiptirler. QC Ware'in kimya simülasyonları başkanı (ve 2015 mezunu) Rob Parrish, "Kuantum kimyasının bir kuantum bilgisayarında yapılması son derece doğaldır" diye açıklıyor. Forbes 30 Bilim listesi altında). “Ve bunun nedeni, bir kuantum sisteminin başka bir kuantum sisteminde benzerini yapmaya çalışmanızdır. Bu yüzden haritayı çok güzel bir şekilde çıkarıyor.”

Covestro ve QC Ware, geçen yılı endüstriyel uygulamalarda moleküller üreten reaksiyon türlerini modellemek için bir kavram kanıtı geliştirmek üzere bir ortaklık içinde geçirdiler. Bu çalışma, biri daha az kuantum hesaplama kaynağı kullanarak simülasyona izin veren yeni teknikleri gösteren, diğeri ise enerji gradyanlarını hesaplamak için yeni bir yol geliştiren iki makaleyle sonuçlandı. Bu gradyanlar, üreticiler tarafından faydalı kimyasal süreçleri simüle etmek için kullanılır.

RşimdiParrish, mevcut kuantum bilgi işlem donanımının iki şirketin ilgilendiği bazı büyük simülasyonları yürütme kapasitesine sahip olmadığını söylüyor. Ancak işbirliği, yazılımın ve algoritmaların olduğu güne hazır olmasını hedefliyor.

"Bunu yapmak için yola çıktığımız girişim şu: beş yıl içinde bunu şu anda mevcut olan en iyi yakın vadeli kuantum bilgisayarına konuşlandırın" diye ekliyor. "Ve bu, içinde birçok bireysel araştırma akışını içerecek bir şey."

Heinemann, Covestro'nun kısa vadede bu yeni teknikleri katalitik reaksiyonlara dayalı kimyasal üretim süreçlerine uygulamayı umduğunu, bunun şu anda geliştirilmekte olan kuantum donanımıyla simüle edilmesinin daha kolay olması gerektiğini ve birkaç yıl içinde kullanıma sunulmasının beklendiğini açıklıyor. yıllar. Covestro, bu tür kimyayı geliştirerek daha az atık üreten daha verimli bir sürece sahip olmayı umuyor. "Bu, ürettiğimiz ürünlerde daha fazla üretim, daha kaliteli kimyasal reaksiyonlar ve tesislerde daha az enerji tüketimi anlamına geliyor" diye ekliyor.

Covestro ve QC Ware'in inceleyeceği ikinci proje ise üretimin döngüsellik olasılığıdır. Şirket, polimerlerin ve diğer malzemelerin çöplüklere atılması veya yakılması yerine orijinal bileşenlerine geri dönüştürülmesini mümkün kılmaya yönelik küresel çapta daha fazla mevzuatın olmasını bekliyor. Heinemann, "Ayrıca burada kuantum hesaplamanın önemli bir kolaylaştırıcı olabileceğini düşünüyoruz" diyor.

Idaha uzun vadedeHer iki şirket de kuantum bilgi işlem donanımı olgunlaştıkça, ürün üretimi için yeni olanaklar yaratan daha karmaşık simülasyonları yönlendirebileceğine inanıyor. Covestro için fırsatlardan biri, kuantum hesaplamanın daha iyi güneş panelleri ve pil sistemleri tasarlamaya yardımcı olabileceği yenilenebilir enerji alanıdır. QC Ware için bu, diğer malzeme üreticilerine satılabilecek kuantum yazılımı ve algoritmalar geliştirmek ve ayrıca ilaç keşfi gibi diğer uygulamalar için bir temel oluşturmak anlamına geliyor.

QC Ware kurucu ortağı ve CEO'su, "Kuantum bilgileri ve kuantum hesaplama konusunda hız kazanabilecekleri ve piyasaya satacakları ürünleri geliştirmek için teknolojiyi dahili olarak kullanabilecekleri, karşılıklı yarar sağlayan bir düzenlemeye sahibiz" diyor. Matt Johnson.

Heineman, "QC Ware ile olan bu ortaklık ve işbirliğinin, küresel ağlarda araştırma ve geliştirmenin nasıl çalıştığını gösterdiğini düşünüyorum" diye ekliyor. "Bu, doğru uzmanlığı bir araya getirdiğimiz ve işbirliklerimizi ortak amacı destekleyecek şekilde uyarladığımız anlamına geliyor."