Terobosan kuantum baru mencapai komputasi material fusi yang pertama kali diketahui
Para ilmuwan dari Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Cleveland Clinic dan IBM telah menggunakan komputer kuantum untuk menghitung konfigurasi molekul bahan bakar fusi utama, menandai apa yang menurut tim tersebut merupakan demonstrasi pertama yang diketahui dari jenisnya. Pekerjaan ini berfokus pada FLiBe, garam cair yang terbuat dari fluor, litium, dan berilium yang dianggap sebagai salah satu bahan terkemuka untuk memproduksi dan mengekstraksi tritium di dalam reaktor fusi masa depan. Tritium adalah isotop hidrogen yang sangat langka yang diperlukan untuk bahan bakar sebagian besar pembangkit listrik fusi yang diusulkan. Para peneliti menghitung sembilan konfigurasi molekul FLiBe menggunakan superkomputer kuantum-sentris, menggabungkan komputer kuantum dan klasik untuk memecahkan masalah yang menjadi semakin sulit hanya untuk komputasi konvensional. Hasilnya dapat membantu para ilmuwan lebih memahami bagaimana tritium berinteraksi dengan garam cair pada tingkat atom, memberikan wawasan yang diperlukan untuk mengoptimalkan desain reaktor fusi di masa depan dan meningkatkan produksi tritium. Mengejar bahan bakar fusi Mengamankan tritium yang cukup tetap menjadi salah satu tantangan terbesar yang dihadapi energi fusi komersial. Karena isotop hanya terdapat dalam jumlah kecil secara alami, reaktor masa depan diharapkan dapat menghasilkan tritiumnya sendiri menggunakan bahan seperti FLiBe di dalam selimut garam cair di sekitarnya. Komputer kuantum sangat cocok untuk mempelajari perilaku elektron yang menentukan bagaimana atom berikatan dan berinteraksi. Dalam karya ini, para peneliti menerapkan teknik komputasi kuantum-sentris yang sama yang sebelumnya digunakan untuk mensimulasikan protein yang mengandung 12.635 atom, memperluas pendekatan dari biologi ke ilmu material. “Untuk mendemonstrasikan kemampuan yang dikatalisasi oleh Misi Genesis, kami telah membentuk tim ahli terkemuka di tujuh laboratorium nasional DOE, empat universitas, tiga mitra industri, dan Klinik Cleveland untuk mengejar siklus penemuan multi-cabang yang bertujuan mengoptimalkan produksi tritium dalam bahan selimut fusi garam cair,” kata Tom Beck, Kepala Bagian Keterlibatan Sains di Direktorat Ilmu Komputasi dan Komputasi di ORNL. “Komputer kuantum, seperti yang dibuat oleh IBM dan ditingkatkan oleh AI dan komputasi exascale, adalah alat utama yang mempercepat siklus penemuan dan desain yang diperlukan untuk menghasilkan tritium yang cukup untuk bahan bakar reaktor fusi.” Kemajuan komputasi hibrid Para ilmuwan menggunakan superkomputer kuantum-sentris, yang memungkinkan prosesor kuantum dan komputer klasik untuk bekerja sama. Sirkuit kuantum menangani bagian perhitungan yang paling sesuai untuk perangkat keras kuantum, sementara komputasi konvensional menyelesaikan tugas lainnya. Pendekatan ini memungkinkan tim untuk menghitung struktur elektronik FLiBe dengan dan tanpa tritium dan menentukan seberapa kuat perbedaan konfigurasi molekul mengikat bahan bakar. Para peneliti mengatakan interaksi skala atom ini sulit ditangkap secara akurat hanya dengan menggunakan metode perkiraan klasik. “Pekerjaan ini didasarkan pada kemajuan kami dalam mensimulasikan sistem biologis kompleks dalam skala besar, termasuk protein yang mencakup 12.635 atom dan memperluas teknik tersebut ke dalam ilmu material untuk mengeksplorasi sistem yang relevan dengan fusi dengan akurasi dan efisiensi yang lebih besar,” kata Kenneth Merz, PhD, penulis koresponden dan staf ilmuwan di Cleveland Clinic. Studi ini memodelkan bagaimana tritium berikatan dengan garam cair, suatu bahan yang diharapkan dapat membantu bahan bakar reaktor fusi di masa depan. Kredit: IBM “Memadukan komputasi kuantum, AI, dan klasik sangat penting untuk mengatasi tantangan ilmiah paling mendasar yang dihadapi masyarakat kita – membuka kemampuan yang tidak dapat diakses oleh paradigma ini sendirian,” kata Jerry Chow, CTO Quantum-Centric Supercomputing di IBM. Kolaborasi ini selanjutnya akan fokus pada pengurangan waktu yang diperlukan untuk mentransfer data antara komputer kuantum dan komputer klasik sekaligus memperluas ukuran sistem molekuler yang dapat dimodelkan. Para peneliti pada akhirnya berharap pengembang fusi dapat menggunakan alur kerja tersebut untuk merancang dan mengevaluasi bahan reaktor mereka sendiri. Studi ini dipublikasikan di arXiv.
Diterbitkan : 2026-07-08 22:55:00
sumber : interestingengineering.com
