Бул кызматташуу өндүрүштү туруктуураак кылуу үчүн кванттык эсептөөлөрдү колдонот

Oп Дүйшөмбү, Германияда жайгашкан полимер өндүрүүчүсү Covestro Сан-Францискодо жайгашкан кванттык эсептөөчү программалык камсыздоону иштеп чыгуучу QC Ware менен 5 жылдык кызматташуу келишимин жарыялады. Компаниялар биргелешип Covestroнун өндүрүш процесстерин жана материалдарын жакшыртуучу кванттык эсептөө алгоритмдерин иштеп чыгуу үчүн иштешет.

"Биз кванттык эсептөө технологиясы эсептөөчү химиктерге келечекте чечүүчү күч берерине толук ишенебиз" дейт Торстен Хайнеманн, Covestro тобунун инновациялар бөлүмүнүн башчысы.

Химиялык өндүрүш жана материал таануу - бул микроскопиялык системалардагы микроскопиялык өзгөрүүлөр макрошкалалардын өнүгүшүнө чоң таасирин тийгизе турган тармактар. Эсептөөчү химиктер, мисалы, күн панелиндеги микроскопиялык түзүлүштөрдү аныктоо үчүн, электрондор ал аркылуу кандайча кыймылдай турган даражага чейин көп иштешет. Бул инфраструктурадагы тымызын өзгөрүүлөр натыйжалуулуктун пайыздык жогорулашын билдирет, бул күн энергиясы станциясынан жыл сайын мегаватт көбүрөөк электр энергиясын бере алат. Ошо сыяктуу эле, химиялык реакциянын катализаторундагы бир нече молекуланын айырмасы реакция бир нече градуска төмөн температурада болушу мүмкүн дегенди билдирет – бул өндүрүүчүлөргө миңдеген, ал тургай миллиондогон долларларды үнөмдөйт.

Бирок бул химиянын кыйынчылыгы аны кванттык деңгээлде жүргүзүү керек, анда математика ушунчалык татаал болгондуктан, ал тургай суперкомпьютерлер да сандарды кычыратуу кыйынга турат. Бул өз убагында материалдарды же процесстерди долбоорлоо математикалык моделдерди жөнөкөйлөтүүнү жана кванттык системаларды жакындаштырууну билдирет. Модель канчалык жөнөкөйлөштүрүлсө, компьютерлер ошончолук тезирээк аны талкалай алат – бирок өндүрүштүн сапаты же натыйжалуулугу үчүн.

Бул жерде кванттык эсептөөлөр ишке ашат. Бул системалар эсептөө күчүн түзүү үчүн кванттык процесстердин артыкчылыктарын пайдалангандыктан, алар химияны жакындаштыруусуз эле симуляциялоо мүмкүнчүлүгүнө ээ. "Кванттык химияны кванттык компьютерде жасоо өтө табигый нерсе" деп түшүндүрөт Роб Парриш, QC Wareдин химия симуляциясынын жетекчиси (жана 2015-жылдын бүтүрүүчүсү) Forbes 30га чейинки илим тизмеси). «Анын себеби, сиз башка кванттык системада бир кванттык системанын доппелгангерин жасоого аракет кылып жатасыз. Ошентип, ал картаны абдан сонун түзөт."

Covestro жана QC Ware өткөн жылды өнөктөштүктө өнөр жайлык колдонмолордо молекулаларды пайда кылган реакциялардын түрлөрүн моделдөө үчүн концепцияны иштеп чыгуу үчүн өткөрүштү. Бул иштин жыйынтыгында эки документ пайда болду, бири азыраак кванттык эсептөө ресурстарын колдонуу менен симуляциялоого мүмкүндүк берген жаңы ыкмаларды көрсөтөт, экинчиси энергия градиенттерин эсептөөнүн жаңы ыкмасын иштеп чыгууда. Бул градиенттер өндүрүүчүлөр тарабынан пайдалуу химиялык процесстерди имитациялоо үчүн колдонулат.

Rазыр, бар болгон кванттык эсептөө жабдыктары эки компания кызыккан кээ бир чоң симуляцияларды иштете албайт, дейт Парриш. Бирок кызматташуу программалык камсыздоону жана алгоритмдерди ошол күнгө даяр кылууга багытталган.

"Биз муну ишке ашырууну көздөгөн демилгебиз: беш жылдан кийин, аны азыркы учурда эң мыкты жакынкы кванттык компьютерге жайгаштыруу", - деп кошумчалайт ал. "Жана бул анын ичинде көптөгөн жеке изилдөө агымдарына ээ боло турган нерсе."

Хайнеманн түшүндүрөт: Ковестро кыска мөөнөттө бул жаңы ыкмаларды каталитикалык реакцияларга көз каранды болгон химиялык өндүрүш процесстерине колдонууга үмүттөнөт, аларды азыр иштелип жаткан кванттык аппаратура менен симуляциялоо оңой болушу керек жана бир нече убакыттын ичинде жеткиликтүү болушу күтүлөт. жыл. Химиянын бул түрлөрүн өркүндөтүү менен Ковестро азыраак калдыктарды чыгарган эффективдүү процесске ээ болууну үмүттөнөт. "Бул көбүрөөк өндүрүш, биз өндүргөн продукциялардагы химиялык реакциялардын сапаты жогору жана заводдордо азыраак энергия керектелет" деп кошумчалайт ал.

Covestro жана QC Ware карап турган экинчи долбоор - бул өндүрүштүн айлануу мүмкүнчүлүгү. Компания полимерлерди жана башка материалдарды таштандыга төгүлбөй же өрттөлбөстөн, кайра баштапкы компоненттерине кайра иштетүүгө мүмкүндүк берген глобалдуу мыйзамдардын болушун күтөт. "Биз ошондой эле бул жерде кванттык эсептөө негизги жардамчы болушу мүмкүн деп ойлойбуз" дейт Хайнеманн.

In узак мөөнөттүү, эки компания тең кванттык эсептөөчү жабдык жетилген сайын, ал продукт өндүрүү үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү түзгөн татаалыраак симуляцияларды жүргүзө алат деп ишенишет. Ковестро үчүн бир мүмкүнчүлүк энергиянын кайра жаралуучу булактары чөйрөсүндө, мында кванттык эсептөөлөр күн панелдерин жана батарея системаларын жакшыраак долбоорлоого жардам берет. QC Ware үчүн бул башка материалдарды өндүрүүчүлөргө сатыла турган кванттык программалык камсыздоону жана алгоритмдерди иштеп чыгууну билдирет, ошондой эле дары-дармектерди табуу сыяктуу башка тиркемелер үчүн негиз болуп берет.

"Бизде бул эки тарапка тең пайдалуу келишим бар, алар үчүн алар кванттык маалымат жана кванттык эсептөөлөр боюнча ылдамдыкка жете алышат жана алар рынокко саткан өнүмдөрдү иштеп чыгуу үчүн технологияны ички колдоно алышат", - дейт QC ​​Ware негиздөөчүсү жана башкы директору. Мэтт Джонсон.

"Менин оюмча, QC Ware менен бул өнөктөштүк жана кызматташуу глобалдык тармактарда изилдөө жана иштеп чыгуулар кантип иштээрин көрсөтүп турат", - деп кошумчалайт Хайнеман. "Бул биз туура тажрыйбаны чогултуп, жалпы максатка жетүү үчүн кызматташуубузду ылайыктап жатабыз дегенди билдирет."