خلايا شمسية أكثر كفاءة مع الحوسبة الكمومية

بطاريات شمسية أكثر كفاءة مع الحوسبة الكمومية
خلايا شمسية أكثر كفاءة عن طريق الحوسبة الكمية - تنفيذ عينتين من Fermi-Hubbard باستخدام ترتيب كيوبت. (أ) 1 8 و (ب) 2 4 عينات على التوالي. يتم ترميز كل منطقة باستخدام اثنين من الكيوبتات في كل سيناريو. يصف النموذج التالي التفاعلات بين الكيوبتات في الطبقات المتغيرة. من 1 إلى 8: أخضر ، أحمر (في الموقع) ، أزرق (FSWAP) ، أحمر (vert1) (vert2). أحمر (أفقي + FSWAP) ، أخضر (رأسي) ، أزرق (FSWAP) ، أحمر (في الموقع) ، أزرق (FSWAP) ، أحمر (أفق + FSWAP) ، أخضر (عمودي). يؤثر تعادل فهرس الصف على معاملات التفاعل الرأسية للمصفوفة 2 4. تظهر الكيوبتات غير المستخدمة في شريحة قوس قزح التي يبلغ حجمها 23 كيلوبت مع دوائر رمادية. اتصالات الطبيعة (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-33335-4

يمكن أن يؤدي التقدم الكبير في الحوسبة الكمومية إلى زيادة كفاءة البطاريات والخلايا الشمسية. اكتشف الباحثون في جامعة بريستول ، Phasecraft ، وهي شركة كمومية ناشئة ، و Google Quantum AI خصائص الأنظمة الإلكترونية التي يمكن استخدامها لإنشاء بطاريات وخلايا شمسية أكثر كفاءة.

وفقًا لبحث نُشر مؤخرًا في مجلة Nature Communications ، اتخذ الفريق خطوة أولى مهمة باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية لاكتشاف خصائص الطاقة المنخفضة للأنظمة الكهربائية المترابطة بإحكام والتي لا يمكن حلها بواسطة أجهزة الكمبيوتر التقليدية. حقق الفريق ذلك من خلال إنشاء أول تقنية قابلة للتطوير بالكامل لمراقبة خصائص الحالة الأرضية لنموذج Fermi-Hubbard على جهاز كمبيوتر كمي. باستخدام نموذج Fermi-Hubbard ، من الممكن الحصول على معلومات مهمة حول الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للمواد.

يعد تصميم المواد الجديدة التي يمكن استخدامها لإنشاء خلايا وبطاريات شمسية أكثر كفاءة ، وحتى موصلات فائقة عالية الحرارة ، أحد التطبيقات العملية المهمة لنمذجة مثل هذه الأنظمة الكمومية. ولكن حتى أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة على هذا الكوكب تفشل في تحقيق ذلك. يعتبر نموذج Fermi-Hubbard معيارًا ممتازًا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية على المدى القريب ، حيث إنه أبسط نظام مواد له ارتباطات غير تافهة تتجاوز تلك التي تم التقاطها بالطرق الكلاسيكية. يمكن للمستخدم حساب المعلمات الفيزيائية الأساسية لنموذج Fermi-Hubbard من خلال إنشاء الحالة الأساسية للنموذج تقريبًا.

في الكمبيوتر الكمومي ، نجح الباحثون حتى الآن فقط في التعامل مع عينات فيرمي هوبارد الصغيرة والمبسطة بشكل لا يصدق. تظهر هذه الدراسة أنه من الممكن تحقيق نتائج أكثر طموحًا. باستخدام خوارزمية جديدة وعالية الكفاءة وأساليب محسّنة للحد من الأخطاء ، أجرى الباحثون بنجاح تجربة بوابات كمومية أكبر بأربعة أضعاف وبوابات كمية أكبر بعشر مرات مما لوحظ سابقًا.

قال أشلي مونتانارو ، أستاذ الحوسبة الكمومية في جامعة بريستول والمؤسس المشارك لشركة Phasecraft: "يعد مثال Fermi-Hubbard في هذه التجربة خطوة مهمة نحو حل أنظمة المواد الحقيقية باستخدام الكمبيوتر الكمي". "لقد نجحنا من خلال إنشاء أول طريقة قابلة للتطوير بالكامل لنموذج Fermi-Hubbard والتي يمكن لأي شخص تنفيذها.

هذا مثير للاهتمام بشكل خاص لأنه يعني أنه مع تطور الأجهزة ، يمكننا توسيع نطاق تقنياتنا للاستفادة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية المتزايدة القوة.

يجتمع العديد من كبار مهندسي وعلماء الكم في العالم معًا في Phasecraft ، والتي تتعاون أيضًا مع كبار مصنعي الأجهزة الكمومية. لقد حقق عملهم تقدمًا كبيرًا في علم الكم ويهدف إلى تقصير كبير للوقت المطلوب لميزة الكم في عدد من المجالات الرئيسية. يركز فريق Phasecraft على إنشاء خوارزميات يمكنها التوسع في أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكبر حجمًا ، بالإضافة إلى الاستمرار في إضافة عناصر واقعية إلى نماذجهم لتحسين تمثيل أنظمة العالم الحقيقي.

قال رايان بابوش ، رئيس شركة Quantum خوارزميات Google AI. "قابلية تطوير تقنيتهم ​​تعتمد على تقليل الخطأ بالإضافة إلى تجميع الخوارزمية الحديثة للأجهزة الكمومية على المدى القريب."

"تشير هذه التجربة إلى تقدم كبير. إنه يكشف عما يمكن أن تفعله أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحديثة عند استخدام أفضل التقنيات الحسابية ، وفقًا للمؤلف الرئيسي ستاسجا ستانيسيك Stasja Stanisic ، كبير مهندسي الكم في Phasecraft. من هذا العمل يمكننا إنشاء خوارزميات أفضل وترميزات أفضل للتحديات الواقعية لأجهزة اليوم.

المصدر: techxplore

 

 

 

Günceleme: 12/10/2022 17:16

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz