Квантовый компьютер Advantage2 выполнил вычисления за 20 минут, на которые традиционным компьютерам потребовался бы миллион лет.

Компания D-Wave объявила о первом успешном решении сверхсложной задачи с помощью своего квантового компьютера Advantage2. В интервью изданию Fast Company генеральный директор D-Wave Алан Барац поделился подробностями этого достижения.

По его словам, Advantage2 позволяет разрабатывать и оценивать новые материалы без необходимости их лабораторного создания. Недавно квантовый компьютер впервые смоделировал свойства магнитных материалов так, как это было бы невозможно для обычного компьютера.

В марте 2024 года D-Wave заявила, что Advantage2 стал первым квантовым компьютером, решившим задачу, непосильную для классических вычислительных систем. Он провёл расчёты модели Изинга с поперечным полем — фундаментальной математической модели для изучения магнитных материалов.

Это достижение означает, что D-Wave достигла так называемого “квантового превосходства” в решении практической задачи, чего ранее не удавалось никому. Подробности эксперимента изложены в научной статье, опубликованной в журнале Science.

Важный шаг в индустрии квантовых вычислений

«Этот момент имеет огромное значение для всей сферы квантовых вычислений. Впервые мы доказали, что квантовый компьютер способен решать сложные реальные задачи, которые не под силу классическим компьютерам. Это цель, к которой стремились многие, и мы невероятно рады этому успеху», — отметил Алан Барац.

До недавнего времени квантовые вычисления в основном оставались на уровне теории. Однако достижение D-Wave стало важным прорывом, поскольку компания доказала, что её квантовый компьютер действительно превосходит традиционные системы в задачах моделирования материалов.

Если бы учёные попытались смоделировать свойства магнитных материалов с помощью классического компьютера, это заняло бы около миллиона лет и потребовало бы больше энергии, чем весь мир использует за год. Advantage2 справился с этим за 20 минут. Тем не менее, этому достижению предшествовали 25 лет работы над аппаратным обеспечением и два года подготовки в сотрудничестве с 11 научными институтами по всему миру.

Перспективы квантовых вычислений

Профессор квантовой механики Массачусетского технологического института Сет Ллойд прокомментировал это событие, отметив, что полностью безошибочные квантовые компьютеры появятся только через несколько лет. Однако квантовые отжигатели — тип квантового компьютера, специально предназначенный для решения задач оптимизации, — уже сегодня могут приносить пользу.

Согласно данным D-Wave, квантовые вычисления могут значительно ускорить тестирование и моделирование новых материалов, используемых в самых разных технологиях — от кардиостимуляторов до мобильных телефонов. В настоящее время многие такие материалы приходится синтезировать в лаборатории, что требует значительных затрат времени и денег. Квантовые компьютеры могут сократить эти издержки, открывая новые возможности для науки и промышленности.

Источник: D-Wave

Учёные разработали инновационную технологию, которая одновременно решает две важные задачи — уменьшение загрязнения окружающей среды и восполнение дефицита ресурсов.

Исследователи из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU) предложили уникальный метод переработки осадка сточных вод в экологически чистый водород и белковый корм для животных, используя энергию солнца. Об этом сообщает портал Tech Xplore.

Согласно данным издания, ежегодно в мире образуется более 100 миллионов тонн осадка сточных вод, и эта цифра продолжает расти. Традиционные методы утилизации, такие как захоронение или сжигание, требуют значительных затрат времени, являются энергозатратными и наносят вред окружающей среде.

Чтобы изменить ситуацию, учёные разработали трёхэтапный процесс переработки, который объединяет механические, химические и биологические методы. Испытания подтвердили, что этот подход эффективнее существующих методов, таких как анаэробное сбраживание, при котором бактерии разлагают органические отходы для получения биогаза и питательных веществ.

Как работает новая технология переработки?

Новый метод позволяет извлекать больше полезных ресурсов, полностью устранять тяжёлые металлы, снижать воздействие на окружающую среду и сокращать экономические издержки. Таким образом, одновременно решаются две важные проблемы — загрязнение природы и нехватка ресурсов.

«Наш метод превращает отходы в ценные материалы, снижая вред для экологии, создавая возобновляемую энергию и устойчивые источники пищи», — отметил доцент Ли Хонг.

Процесс переработки начинается с механического разрушения осадка сточных вод. Далее химическая обработка помогает отделить тяжёлые металлы от органических соединений, таких как белки и углеводы.

Следующим этапом является электрохимическая обработка с использованием солнечной энергии. Специальные электроды помогают преобразовать органические вещества в ценные продукты — уксусную кислоту (ключевой компонент для пищевой и фармацевтической промышленности) и водород, который считается чистым источником энергии.

На заключительном этапе в обработанный жидкий поток добавляют светочувствительные бактерии. Эти микроорганизмы перерабатывают питательные вещества в одноклеточный белок, который можно применять в производстве кормов для животных.

«Мы надеемся, что наша разработка покажет жизнеспособность устойчивого управления отходами и изменит представление об осадке сточных вод. Он может стать не отходом, а ценным ресурсом, способствующим развитию чистой энергетики и устойчивого производства продуктов питания», — заявил доктор Чжао Ху.

Источник: Tech Xplore

Китайские ученые разработали новую технологию переработки литий-ионных аккумуляторов, которая отличается высокой эффективностью и экологической безопасностью.

Исследование, проведенное специалистами из Центрального южного университета в Чанше, Гуйчжоуского педагогического университета и Национального инженерного исследовательского центра, позволило создать метод, который позволяет извлекать 99,99% лития из старых батарей без использования агрессивных химических реагентов.

Литий-ионные аккумуляторы широко применяются в современной электронике и электромобилях, однако их утилизация связана с серьезными экологическими проблемами. Отработанные батареи содержат токсичные вещества, загрязняющие окружающую среду, а добыча лития и других редких металлов требует значительных природных ресурсов. Поэтому ученые активно ищут альтернативные способы их переработки.

Ранее исследователи из Университета Лестера предложили метод извлечения металлов с помощью наноэмульсий на основе растительных масел. Китайские специалисты пошли другим путем и разработали процесс, который исключает применение едких кислот, заменяя их нейтральным раствором. Ключевыми элементами их технологии стали “микробатареи”, способные разрушать структуру использованных аккумуляторов, и аминокислота глицин, которая помогает эффективно извлекать металлы.

Глицин играет важную роль в этом методе. Он действует как связующее вещество, захватывая ионы лития, никеля, кобальта и марганца, а также предотвращая образование побочных соединений. Кроме того, глицин выступает в роли естественного буфера, поддерживая нейтральный уровень pH раствора, что делает процесс значительно безопаснее по сравнению с традиционными методами.

Дополнительным преимуществом является то, что раствор глицина, оставшийся после переработки, не становится отходом, а может быть использован в качестве удобрения. Таким образом, технология не только позволяет извлекать ценные металлы с рекордной эффективностью — 99,99% лития, 96,8% никеля, 92,35% кобальта и 90,59% марганца всего за 15 минут — но и делает переработку более устойчивой и ресурсосберегающей.

Этот метод представляет собой важный шаг в развитии экологически безопасных технологий утилизации батарей и может сыграть значительную роль в сокращении негативного воздействия аккумуляторного производства на окружающую среду.

Источник: Interesting Engineering