このコラボレーションでは、量子コンピューティングを使用して製造をより持続可能なものにします

On月曜日, ドイツに拠点を置くポリマーメーカーのコベストロは、サンフランシスコに拠点を置く量子コンピューティングソフトウェア開発者のQCウェアと5年間の提携契約を締結したと発表した。 両社は協力して、コベストロの製造プロセスと材料を改善できる量子コンピューティングアルゴリズムの開発に取り組むことになる。

「私たちは、量子コンピューティングの技術が将来、計算化学者に決定的な後押しをもたらすと完全に確信しています」と、コベストロのグループイノベーション部門責任者のトルステン・ハイネマン氏は言う。

化学製造と材料科学は、微視的なシステムにおける微視的な変化がマクロスケールの開発に大きな影響を与える可能性がある産業です。 計算化学者は、たとえば太陽電池パネルの微細な構造を、電子がどのように通過するかというレベルに至るまで定義することに熱心に取り組んでいます。 インフラストラクチャの微妙な変化は、効率のパーセント向上を意味し、太陽エネルギープラントから毎年メガワット以上の電力を生み出す可能性があります。 同様に、化学反応の触媒に数分子の違いがあると、反応が数度低い温度で起こる可能性があり、メーカーは数千ドル、さらには数百万ドルのコストを節約できる可能性があります。

しかし、この化学の課題は、量子レベルで実行する必要があることです。量子レベルでは、計算が非常に複雑であるため、スーパーコンピューターでも数値を計算するのが困難です。 これは、材料やプロセスをタイムリーに設計できるということは、数学的モデルを単純化し、量子システムを近似することを意味するというトレードオフを生み出します。 モデルが単純化されるほど、コンピュータはより高速にモデルを処理できるようになりますが、製造品質や効率が犠牲になります。

そこで量子コンピューティングが登場します。これらのシステムは量子プロセスを利用してコンピューティング能力を生み出すため、近似を行わずに化学をシミュレートできる可能性を秘めています。 「量子化学は、量子コンピューター上で行うのが極めて自然です」と、QC Ware の化学シミュレーション責任者 (2015 年の卒業生でもある) ロブ・パリッシュ氏は説明します。 フォーブス 30 歳未満の科学リスト）。 「その理由は、ある量子システムのドッペルゲンガーを別の量子システムで作ろうとしているからです。 したがって、非常にうまくマッピングされています。」

コベストロと QC ウェアは、産業用途で分子を生成する種類の反応をモデル化するための概念実証を開発するために、過去 XNUMX 年間提携してきました。 この研究の結果、XNUMX つの論文が生まれました。XNUMX つは、より少ない量子コンピューティング リソースを使用してシミュレーションを可能にする新しい手法を示し、もう XNUMX つはエネルギー勾配を計算する新しい方法を開発しました。 これらの勾配は、メーカーが有用な化学プロセスをシミュレートするために使用されます。

R今すぐ、現存する量子コンピューティングハードウェアは、両社が興味を持っている大規模なシミュレーションの一部を実行することができない、とパリッシュ氏は言う。 しかし、このコラボレーションは、その日に備えてソフトウェアとアルゴリズムを準備することを目的としています。

「これを実現するために私たちが始めた取り組みは、XNUMX年以内に、現時点で最も優れた短期的な量子コンピュータにこれを導入することです」と彼は付け加えた。 「そして、これには多くの個別の研究の流れが含まれることになるでしょう。」

ハイネマン氏は、コベストロ社は短期的には、触媒反応に依存する化学製造プロセスにこれらの新しい技術を適用したいと考えていると説明しており、現在開発中の量子ハードウェアを使えばシミュレーションが容易になるはずで、数日以内に利用可能になると予想される。年。 コベストロは、こうした種類の化学を改善することで、廃棄物を減らし、より効率的なプロセスを実現したいと考えています。 「これは、生産量が増加し、私たちが生成する製品の化学反応の品質が向上し、工場でのエネルギー消費が削減されることを意味します。」と彼は付け加えました。

コベストロと QC ウェアが検討する XNUMX 番目のプロジェクトは、製造の循環性の可能性です。 同社は、ポリマーやその他の材料を埋め立て地に捨てたり燃やしたりするのではなく、元の部品にリサイクルできるようにすることを目的とした法律が世界的にさらに増えると予想している。 「私たちはまた、ここでの量子コンピューティングが重要な実現要因になる可能性があると考えています」とハイネマン氏は言います。

I長期的には、両社は、量子コンピューティングハードウェアが成熟するにつれて、製品製造の新たな可能性を生み出す、より洗練されたシミュレーションを推進できるようになると考えています。 コベストロにとって、XNUMX つのチャンスは再生可能エネルギーの分野にあり、そこでは量子コンピューティングがより優れたソーラー パネルとバッテリー システムの設計に役立ちます。 QC Ware にとって、これは他の材料メーカーに販売できる量子ソフトウェアとアルゴリズムを開発することを意味し、創薬などの他のアプリケーションの基盤も提供します。

「私たちは、彼らにとって量子情報と量子コンピューティングの最新情報を得ることができ、またそのテクノロジーを社内で使用して市場に販売する製品を開発できるという、相互に有益な取り決めを持っています。」と QC Ware の共同創設者兼 CEO は述べています。マット・ジョンソン。

「QC ウェアとのこのパートナーシップとコラボレーションは、グローバル ネットワークにおける研究開発がどのように機能するかを示していると思います」とハイネマン氏は付け加えます。 「これは、私たちが適切な専門知識を結集し、共通の目的を推進するためにコラボレーションを調整していることを意味します。」