Skott Cons, Ouk Ric Milli Laboratoriyası tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Andrew Zinin

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Gələcəkdə tokamakda, birləşmə zamanı plazmadan ayrılan neytronlar ətrafdakı ərimiş duz örtüyünü bombalayaraq tritium yarada bilər. Bu yeni işdə tritium və ərimiş duzdakı atomlar qrupu arasındakı qarşılıqlı təsiri modelləşdirmək üçün kvant kompüterlərindən istifadə olunur. Mənbə: IBM

Oak Ridge Milli Laboratoriyası, Klivlend Klinika və IBM-dən olan alimlər qrupu, termonüvə enerjisi üçün yanacaq istehsal etmək üçün perspektivli bir materialın doqquz molekulyar konfiqurasiyasını hesablayıblar ki, bu da kvant kompüterlərində belə hesablamaların ilk məlum nümunəsidir.

arXiv preprint serverində dərc olunmuş yeni bir məqalədə nümayiş etdirilən bu cür hesablamalar, tək işləyərkən klassik kompüterlərin miqyaslandırılması üçün hesablama baxımından çətinlik yaradır. Bunlar, təklif olunan maşınların əksəriyyəti ilə termoyadro enerjisi istehsal etmək üçün zəruri olan təbiətdə olduqca nadir bir material olan tritiumun istehsalını və çıxarılmasını optimallaşdırmaq üçün fundamental bir addımdır. Tritiumun kifayət qədər təchizatının təmin edilməsi uzun müddətdir ki, termoyadro elektrik stansiyalarından təmiz, bol enerji vədinin reallaşmasında maneə olmuşdur və bu məsələnin həlli ABŞ Energetika Nazirliyinin Genesis Missiyasının əsas məqsədidir.

Kvant kompüterləri, termoyadro reaktorlarında tritium yanacağının çıxarılması üçün aparıcı namizəd materiallardan biri olan flüor, litium və berillium (FLiBe) ehtiva edən maye duzun atom səviyyəli kimyasını hesablamaq üçün çox uyğundur. FLiBe klasterlərinin müxtəlif konfiqurasiyalarını hesablamaq üçün komanda, hazırda Klivlend Klinikası ilə 12.635 atomlu zülal simulyasiyalarına tətbiq olunan eyni kvant mərkəzli superhesablama texnikalarından istifadə etmişdir. Bu metodlar klassik superkompüterlərin və alqoritmlərin imkanlarını tamamlayaraq və artıraraq mürəkkəb materiallarda elektronların kvant davranışını hesablaya bilər.

“Genesis Missiyasının katalizatoru olan imkanları nümayiş etdirmək üçün əridilmiş duz əritmə örtük materiallarında tritium istehsalını optimallaşdırmağa yönəlmiş çoxşaxəli kəşf dövrü həyata keçirmək üçün yeddi DOE milli laboratoriyası, dörd universitet, üç sənaye tərəfdaşı və Klivlend Klinikasında aparıcı mütəxəssislərdən ibarət bir komanda yaratdıq”, – ORNL-də Hesablama və Hesablama Elmləri Direktorluğunun elm sahəsindəki bölmə rəhbəri Tom Bek bildirib.

“IBM tərəfindən qurulan və süni intellekt və ekzaskale hesablama ilə təkmilləşdirilmiş kvant kompüterləri, termoyadro reaktorlarını yanacaqla təmin etmək üçün kifayət qədər tritium istehsal etmək üçün lazım olan kəşf və dizayn dövrlərini sürətləndirən əsas vasitələrdir.”

“Bu iş 12.635 atomu əhatə edən zülallar da daxil olmaqla, miqyaslı mürəkkəb bioloji sistemlərin simulyasiyasındakı irəliləyişlərimizə əsaslanır və bu üsulları materialşünaslığa tətbiq edərək, termoyadro birləşmələri ilə əlaqəli sistemləri daha dəqiq və səmərəli şəkildə araşdırır”, – deyə Klivlend Klinikasının əməkdaşı, fəlsəfə doktoru Kennet Merz bildirib.

“Klivlend Klinikasında biz elmi anlayışı dərinləşdirmək və kəşfləri sürətləndirmək üçün qabaqcıl texnologiyaların tətbiqinə diqqət yetiririk. Bu əməkdaşlıq kvant hesablamasının, süni intellektin və yüksək performanslı hesablamanın elmi tədqiqatlar üçün alətlər kimi artan əhəmiyyətini əks etdirir. Bu texnologiyalar bir araya gətirməklə tədqiqatçılar çətin real dünya problemlərinə daha sürətli və dəqiqliklə həllər təqdim edə bilərlər.”

IBM şirkətinin Kvant Mərkəzli Superkompüterlər üzrə baş texniki direktoru Cerri Çou bildirib ki, “Kvant, süni intellekt və klassik hesablamaları bir araya gətirmək cəmiyyətimizin ən fundamental elmi problemlərini həll etmək – bu paradiqmaların heç birinin təkbaşına əldə edə bilmədiyi imkanları açmaq üçün vacibdir. Bu nəticələr kvant mərkəzli superkompüterlərin artıq kimyaçılar, mühəndislər və materialşünaslar üçün uzun müddətdir çətinlik yaradan problemlər üçün praktik elmi vasitə olduğuna dair artan dəlilləri artırır. Kvant kompüterləri miqyaslandıqca, qarşıdakı yol ümidvericidir.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Füzyon enerjisinin mərkəzində tritium problemi

Bu tədqiqat, Genesis Missiyasının elmi kəşfləri sürətləndirmək üçün Energetika Nazirliyinin 17 milli laboratoriyasında ölkənin əsas elmi alətləri ilə yüksək performanslı hesablama (HPC), süni intellekt və kvant hesablamalarını birləşdirmək kimi daha geniş məqsədi ilə uyğun gəlir. Missiyanın sənaye tərəfdaşlarından biri olaraq, IBM, CPU-ları, GPU-ları və QPU-ları təkbaşına həll edə bilmədikləri problemləri həll etmək üçün bir araya gətirən kvant mərkəzli superkompüterlərin geniş yayılmış , tam işləyən termonüvə elektrik stansiyaları üçün yanacaq tədarükünün açılmasına kömək etmək üçün mürəkkəb material qarşılıqlı təsirlərinin dəqiq modelləşdirilməsi də daxil olmaqla, kritik milli problemlərin həllinə necə kömək edə biləcəyini araşdırmaq üçün tərəfdaşları ilə birlikdə çalışır.

Tərkibi intensiv neytron şüalanması, həddindən artıq istilik və maqnit sahələri altında dinamik şəkildə dəyişən FLiBe üçün ən yaxşı reseptin optimallaşdırılması bu gün ən çətin elm və mühəndislik problemlərindən biridir. Çox isti temperaturda tritium yetişdirmə materialı da daxil olmaqla bir çox funksiyanı necə yerinə yetirəcəyini anlamaq üçün onun kvant mexaniki xüsusiyyətlərinin, o cümlədən energetikanın, sabitliyin və tritiumla qarşılıqlı təsirinin geniş öyrənilməsi tələb olunur. Bu gün belə tədqiqatlar yalnız çətin və bahalı təcrübələr və ya dəqiqliyi çatışmayan klassik hesablama yaxınlaşma metodları vasitəsilə mümkündür.

Tritiumla və tritiumsuz müxtəlif FLiBe konformasiyalarının enerjilərini hesablamaq üçün komanda kvant və klassik kompüterlərin birlikdə işləməsini təmin etmək üçün kvant mərkəzli superkompüterlərdən istifadə etdi. Bu zaman kvant dövrələrinə bölünə bilən problemin hissələri kvant kompüterində həll olunur. Bu, komandaya materialın elektron quruluşunu və atomlarının necə davrandığını, xüsusən də fundamental molekulyar səviyyədə tritiumu nə qədər güclü bağladıqlarını daha dəqiq müəyyən etməyə imkan verdi.

Öz növbəsində, alimlər atomların keçdiyi konfiqurasiyalar diapazonunu müəyyən edə və əks halda gizli qalacaq xüsusiyyətləri – məsələn, hər bir konfiqurasiyanın tritiuma nə qədər güclü və hansı mexanizm vasitəsilə bağlandığı kimi – çıxara bildilər.

Qarşıdakı yol

Kvant və klassik resurslar arasında məlumatların ötürülməsi üçün lazım olan vaxtı azaltmaq və simulyasiya edilən molekulyar qarşılıqlı təsirlərin ölçüsünü artırmaq məqsədi daşıyan əməkdaşlıq davam edir. Nəticədə, komanda ümid edir ki, termonüvə enerjisi ekosisteminin bu iş axınından birbaşa öz materiallarını dizayn etmək və yoxlamaq üçün istifadə edə biləcək.

Bu iş, IBM kvant kompüterlərini faydalı elmi alətlər kimi nümayiş etdirən 2026-cı il mərhələlərinin sayının artmasına əlavə olaraq, real maqnit materiallarının simulyasiyası, əvvəllər heç vaxt görünməmiş yarım Möbius molekulunun yaradılması və 12.635 atoma qədər olan bioloji tədqiqatlarla əlaqəli zülalların modelləşdirilməsi də daxil olmaqla, artan bir kütləyə əlavə olunur.

Nəşr detalları

Susanta Das və digərləri, Əridilmiş Duzların Əridilməsi üzrə Kvant Hesablamaları, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2606.30402

Jurnal məlumatı: arXiv 

Əsas anlayışlar

Atom və molekulyar quruluşElektron quruluşKvant alqoritmləri və hesablamaBirinci prinsiplər üzrə hesablamalar

Oak Ridge Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilir