צוות חוקרים של IBM, המעבדה הלאומית Oak Ridge National Laboratory ומכון המחקר Cleveland Clinic השלים לראשונה סימולציה של תצורות מולקולריות מורכבות עבור חומר המיועד לייצור טריטיום – אחד המרכיבים החיוניים להפעלת כורי היתוך גרעיני – באמצעות שילוב של מחשב קוונטי ומחשב-על קלאסי.
במסגרת המחקר הצליחו החוקרים לחשב תשע תצורות אפשריות של חומר מסוג FLiBe – תרכובת של פלואור, ליתיום ובריליום הנחשבת לאחת המועמדות המובילות להפקת טריטיום בכורי היתוך. החישובים בוצעו באמצעות גישה היברידית, שבה המחשב הקוונטי מטפל בחישובים הקוונטיים המורכבים, בעוד שמחשב-העל הקלאסי מבצע את שאר שלבי הסימולציה.
טריטיום הוא איזוטופ רדיואקטיבי נדיר של מימן, הנחשב לאחד מחומרי הדלק המרכזיים בכורי היתוך עתידיים. פיתוח שיטות יעילות לייצורו נתפס כאחד האתגרים המרכזיים בדרך להפיכת אנרגיית ההיתוך למקור אנרגיה מסחרי ונקי.
המחקר הוא חלק מתוכנית Genesis של משרד האנרגיה האמריקאי, המבקשת לשלב מחשוב עתיר ביצועים (HPC), בינה מלאכותית ומחשוב קוונטי כדי להאיץ גילוי ופיתוח של חומרים חדשים בעלי חשיבות אסטרטגית.
לדברי IBM, שיתוף הפעולה נועד גם לשפר את האינטגרציה בין מחשבים קוונטיים למחשבי-על, לצמצם את זמני העברת הנתונים ביניהם ולהרחיב את היקף הסימולציות שניתן לבצע בעתיד.
המחקר מצטרף לשורת הישגים שעליהם דיווחה IBM השנה בתחום המחשוב הקוונטי, ובהם סימולציה של חלבונים המורכבים מיותר מ־12,000 אטומים, חקר חומרים מגנטיים מורכבים והדמיה של מבנים מולקולריים שלא נצפו בעבר.
למה זה חשוב?
המחקר מדגים כיצד מחשוב קוונטי מתחיל לעבור מהבטחה תיאורטית לכלי מחקר מעשי. במקום להחליף את מחשבי-העל, הוא פועל לצדם במודל היברידי, שעשוי להאיץ משמעותית פיתוח חומרים חדשים בתחומי האנרגיה, הכימיה, הפארמה והאלקטרוניקה.
קרדיט: הידיעה נערכה על בסיס הודעת IBM והמאמר המדעי שפורסם על ידי צוות המחקר.
תמונה: Neutrons from fusion plasma strike a molten salt blanket to produce tritium. Credit-IBM
