Alandaki uzmanlar, kuantum bilgisayarların zamanımızın en büyük zorluklarından birine çözüm sağlayıp sağlayamayacağına giderek daha fazla dikkat çekiyor: iklim değişikliği.
Resim: Misha Friedman / Katılımcı / Getty Images
Daha hızlı ve daha iyi ilaç tasarımından, küresel tedarik zincirleri ölçeğinde gezgin satıcı sorununu çözmeye kadar, kuantum bilgisayarlar Çoğu mevcut teknolojilerle çözülmesi imkansız olan günümüzün en karmaşık sorunlarının bir gün – dakikalar içinde – çözülebileceğine dair umutları artırıyor.
Bu nedenle, bu alandaki uzmanların dikkatlerini giderek artan bir şekilde kuantum bilgisayarların zamanımızın en büyük zorluklarından birine, iklim değişikliğine çözüm sağlayıp sağlayamayacağına çevirmesi doğal görünüyor.
En aşina olduğumuz klasik bilgisayarların aksine, kuantum bilgisayarlar kuantum fiziğinin tuhaf yasalarından yararlanmak için inşa edilmiştir. Mühendisler hala bunu büyük ölçekte nasıl yapacaklarını bulmaya çalışıyorlar, yani kuantum bilgisayarların şimdilik sınırlı kullanımı var; ancak tam teşekküllü bir cihaz yapıldığında, üstel hesaplama gücü ile gelecek ve sorunları hızla çözebilecek aksi takdirde en güçlü süper bilgisayarlar için bile imkansız miktarda zaman ve bilgi işlem kaynağı gerektirecektir.
GÖRMEK: Kuantum hesaplama nedir? Kuantum bilgisayarların tuhaf dünyası hakkında bilmeniz gereken her şey
Kuantum araştırması ve iklim bilimlerinin kesiştiği noktada uzmanları bir araya getiren bir kuruluş olan Q4Climate tarafından belirtildiği gibi, kuantum bilgisayarların iklim değişikliğiyle mücadeleye nasıl yardımcı olabileceğini bulmak için kendini uygulayan araştırma alanı şu anda neredeyse yok.
Ama işler yavaş yavaş değişiyor. Örneğin, önde gelen kuantum yazılım şirketi Zapata Computing, teknolojinin Birleşmiş Milletler tarafından sürdürülebilir kalkınma için belirlenen çeşitli hedefler üzerinde bir etkisi olabilir., temiz su ve sanitasyondan uygun fiyatlı ve temiz enerjiye kadar.
Q4Climate ayrıca kuantum bilgisayarların büyük bir fark yaratabileceği bazı alanları tartışan bir rapor hazırladı.
Bir uyarı var. Kuantum hesaplama, henüz herhangi bir yararlı hesaplamayı gerçekleştirmemiş olan yeni bir teknolojidir ve bu nedenle, gelecekteki yeteneklerine ilişkin herhangi bir değerlendirme, perspektife yerleştirilmelidir.
Q4Climate'in danışma kurulunda yer alan Alexandre Blais, ZDNet'e “Q4Climate, kuantum hesaplamanın iklim değişikliği sorununu çözeceğini söylemiyor” diyor. "Bilim adamları olarak tek söylediğimiz, dikkat etmemiz ve yardım edip edemeyeceğimizi görmemiz gerektiği. Bu aşamada, yalnızca ilginç araştırma alanlarına işaret ediyoruz ve bu alanlardaki uzmanların bu zorluğun üstesinden geleceğini umuyoruz.”
Moleküllerden oluşan bir sistemin davranışını tahmin etmekten oluşan kuantum simülasyonunu ele alalım - moleküllerin birbirleriyle etkileşime girme şeklini etkileyebilecek birçok faktör nedeniyle klasik bir bilgisayar için çözülmesi özellikle zor bir problem.
Birçok şirket, kuantum hesaplamanın yeni ilaçların simülasyonunu nasıl geliştirebileceğini araştırıyor. veya yeni nesil malzemelerden. Ancak kuantum simülasyonu, daha verimli piller, güneş pilleri veya rüzgar türbinleri için daha iyi malzemeler ve hatta daha iyi materyaller oluşturmaya da yardımcı olabilir. karbon yakalama teknolojileri için daha emici katalizörler.
Tarımda kuantum simülasyonu, küresel enerjinin %2'sini temsil eden gübreleri üretmek için gereken gücü önemli ölçüde azaltabilir.
Blais, "Bir kuantum bilgisayarda kuantum kimyası yapmak zor olmaya devam ediyor, ancak kapsamlı bir şekilde araştırıldı ve bir kuantum bilgisayarımız olduğunda bekleyebileceğimiz hızlanmalar olduğunu biliyoruz" diyor. "Bir kuantum bilgisayarın gübre yaratmanın yeni yollarını bulmasını bekleyebiliriz. Enerji tüketimini yüzde bir oranında bile azaltabilseydik, bunun küresel ölçekte büyük bir kazanç olacağını hayal edin.”
Kuantum bilgisayarların, Q4Climate'in de ilgi alanı olarak belirlediği zorlu optimizasyon görevlerinde de başarılı olması bekleniyor. Örneğin, trafik akışlarının daha iyi yönetilmesi karbon emisyonlarını azaltabilirken, şebeke optimizasyon sorunları güç ve enerji tasarrufuna yol açabilir.
Teknoloji aynı zamanda karbon yoğun malzemelerin tasarımını da optimize edebilir. Örneğin, Boston Consulting Group'a (BCG) göre, üretmek için daha az karbon gerektiren daha hafif, daha güçlü ve daha iyi yalıtım malzemeleri binalardan, ulaşımdan veya çimento gibi metallerin üretiminden kaynaklanan emisyonları azaltabilir.
Kuantum bilgisayarlar, bu nedenle, iklim değişikliği için çözümler tasarlamada önemli bir araç olabilir - ancak umut vaat eden uygulamalardan bağımsız olarak çevre için de faydalı olabilirler.
İklimle ilgili hesaplamalar için kullanılsın ya da kullanılmasın, teknolojinin hesaplama hızında olağanüstü kazançlar sağlaması bekleniyor, bu da en karmaşık programları çalıştırmak için bile daha az kaynağa ihtiyaç duyulacağı anlamına geliyor.
Halihazırda klasik bilgisayarlarda çalıştırılan iş yükleri, herkesin bildiği gibi enerji yoğundur ve yalnızca büyüdükçe daha fazla kaynak tüketmeleri beklenir. “Yapay zeka söz konusu olduğunda, bir eğitim işi, yaşam döngüsü boyunca beş arabanın karbon ayak izine eşdeğer karbon ayak izini tüketebilir. Şu anda bulut bilişimin etkisini azaltmanın yollarını araştıran bir IBM üyesi olan Tamar Eilam, ZDNet'e anlatıyor.
ZDNet Önerileri
En iyi bulut depolama hizmetleri
Ücretsiz ve ucuz kişisel ve küçük işletme bulut depolama hizmetleri her yerdedir. Ama sizin için en iyisi hangisi? En iyi bulut depolama seçeneklerine bakalım.
Araştırmalar göstermektedir ki en yüksek puan alan derin öğrenme modelleri aynı zamanda hesaplama açısından en aç olanlardır., büyük veri tüketimi nedeniyle. Bir algoritmanın yaşam döngüsünün, üretim süreci de dahil olmak üzere ortalama bir Amerikan arabasının ömür boyu emisyonunun etkili bir şekilde yaklaşık beş katı olan 284,000 kilogram karbondioksit eşdeğeri ürettiği bulundu.
GÖRMEK: CIO'nun yeni mücadelesi: Bir sonraki büyük şeyi savunmak
Basit bir ifadeyle, hesaplamaları daha hızlı gerçekleştiren bir kuantum bilgisayar bu sayıları kesebilir. Eilam, "Hesaplaması çok daha kısa sürdüğü için, enerji açısından da çok daha verimli olacak" diyor. "Belirli bir hesaplama için, bir kuantum bilgisayarla daha hızlı çözebilirseniz, ne kadar enerji tükettiğinizi hesaplama denklemine girer."
Elbette, denklem başka birçok faktörle birlikte gelir: örneğin, süper iletken kuantum bilgisayarlar olarak bilinen Google ve IBM tarafından geliştirilenler gibi kuantum bilgisayarlar, katı soğutma gereksinimlerine sahiptir ve uzaydan daha soğuk sıcaklıklarda tutulmaları gerekir.
Ancak bu alandaki erken araştırmalar, kuantum bilgisayarların genel enerji tüketiminin klasik cihazlardan daha düşük olacağını gösteriyor gibi görünüyor. Örneğin, D-Wave'in 2000Q kuantum tavlayıcısı, dört büyüklük sırası daha az güç tükettiği bulundu dünyanın en güçlü klasik cihazlarından biri olan IBM'in Summit süper bilgisayarından daha fazla.
Benzer şekilde, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndan bilim adamları, kuantum bilgisayarların enerji kullanımını bir milyon kilovat saatten fazla azaltma potansiyeli.
Bu sayıların teknolojinin gerçek hayattaki kullanımıyla teyit edilebilmesi için daha yapılacak çok araştırma var. Kuantum bilgisayarların boyutu arttıkça, su tüketiminden çip üretiminde yenilenebilir malzemelerin kullanımına kadar cihazların çevresel ayak izini belirlemede daha fazla parametre rol oynayacak.
Ancak kuantum hesaplamanın dışından gelen bir bilim insanı olarak bile Eilam, kuantum bilgisayarların dijital dünyanın çevresel etkisini azaltmak için sahip olduğu potansiyel konusunda büyük umutlara sahip.
Eilam, "Kuantum hesaplama konusunda uzman değilim ama sürdürülebilirlik alanındayım ve kuantum hesaplama gerçekten de araştırdığımız bir çözüm" diyor. "Bahislerimizi tek bir teknolojiye yatırmamalıyız, ancak kesinlikle birden fazla farklı yola bakmalı ve bu yolları keşfederken bazı riskler almalıyız."
Bu durumda, en önemli risk zaman çizelgesinden kaynaklanmaktadır: Kuantum hesaplamanın vaatlerini yerine getirmeye başlaması on yıl olabilir, eğer tutarsa. İklim sorununun aciliyeti düşünüldüğünde bu süre çok uzun görünüyor.
GÖRMEK: Kuantum bilgi işlem: BMW bir sonraki teknoloji devrimine nasıl hazırlanıyor?
Kuantum bilimciler bunun farkındalar ve çok az kişi kuantum hesaplamanın iklim değişikliğine nihai çözüm olduğu fikrini savunabilir. Aksine, teknoloji, uzun vadede çevresel çabalara yardımcı olacak olası bir araç olarak görülüyor.
Blais, “İklim değişikliği ne yazık ki uzun vadeli bir sorun” diyor. "Şimdi harekete geçersek, 10, 20, 40 yıl sonra hala bu soruna dikkat etmemiz gerekecek. Baktığımız zaman çizelgeleri bunlar.”
Bu nedenle, acil odak noktası, yararlı algoritmalar çalıştırabilen büyük ölçekli kuantum bilgisayarlar oluşturma çabalarını hızlandırmaktır - bu, hükümetlerin ve şirketlerin yoğun bir şekilde yatırım yaptığı ve faaliyet sıkıntısının olmadığı bir hedeftir.
Ancak bir sonraki aşama ve muhtemelen daha zor olanı, kuantum araştırma gruplarını, çabalarını kuantum bilgisayarlar için iklim odaklı kullanım durumlarına uygulamaya teşvik etmek olacaktır. Potansiyel var ve sonuçlar oyunun kurallarını değiştirebilir. Ancak bunları gerçeğe dönüştürmek, söylemek yapmaktan daha kolay olabilir.
Plato Ai. Web3 Yeniden Düşünüldü. Güçlendirilmiş Veri Zekası.
Erişmek için buraya tıklayın.
