Kvantové počítače otevírají cestu k čisté energii: Poprvé spočítaly klíčové fúzní palivo FLiBe

Vědci z Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Cleveland Clinic a IBM dosáhli významného průlomu v oblasti fúzní energie. Poprvé v historii využili kvantové počítače k výpočtům molekulárních konfigurací materiálu FLiBe, což je roztavená sůl složená z fluoru, lithia a berylia.

Vědci z Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Cleveland Clinic a IBM dosáhli významného průlomu v oblasti fúzní energie. Poprvé v historii využili kvantové počítače k výpočtům molekulárních konfigurací materiálu FLiBe, což je roztavená sůl složená z fluoru, lithia a berylia. Tento materiál je považován za jeden z předních kandidátů pro produkci a extrakci tritia v budoucích fúzních reaktorech. Tritium je extrémně vzácný izotop vodíku, který je nezbytný pro většinu navrhovaných fúzních elektráren.

Tým vědců provedl výpočty devíti molekulárních konfigurací FLiBe pomocí kvantově-centrického superpočítání, které kombinuje kvantové a klasické počítače. Tento hybridní přístup je klíčový pro řešení problémů, které jsou pro samotné konvenční počítače stále obtížnější. Výsledky výzkumu by mohly vědcům pomoci lépe porozumět tomu, jak tritium interaguje s roztavenou solí na atomární úrovni. Tyto poznatky jsou zásadní pro optimalizaci designu budoucích fúzních reaktorů a zlepšení produkce tritia.

Zajištění dostatečného množství tritia zůstává jednou z největších výzev, kterým čelí komerční fúzní energie. Jelikož se tento izotop v přírodě vyskytuje jen v nepatrných množstvích, očekává se, že budoucí reaktory budou tritium generovat samy, a to právě pomocí materiálů jako FLiBe v okolním plášti z roztavené soli. Kvantové počítače jsou pro studium chování elektronů, které určují, jak se atomy vážou a interagují, obzvláště vhodné. V této práci vědci aplikovali stejné kvantově-centrické výpočetní techniky, které dříve používali k simulaci proteinů obsahujících 12 635 atomů, čímž rozšířili tento přístup z biologie do materiálové vědy.

„Kvantové počítače, jako jsou ty vyvinuté společností IBM a vylepšené umělou inteligencí a exascale výpočty, jsou klíčovými nástroji, které urychlují cykly objevování a návrhu potřebné k produkci dostatečného množství tritia pro napájení fúzních reaktorů,“ uvedl Jerry Chow, technický ředitel pro kvantově-centrické superpočítání ve společnosti IBM. Spolupráce se nyní zaměří na zkrácení doby potřebné k přenosu dat mezi kvantovými a klasickými počítači a na rozšíření velikosti molekulárních systémů, které lze modelovat. Vědci doufají, že vývojáři fúze budou moci v budoucnu využít tento pracovní postup k návrhu a hodnocení vlastních materiálů reaktorů.