Naučnici koriste kvantno računarstvo za otkrivanje znakove života na drugim planetama
Zapata i Univerzitet u Hullu udružili su se kako bi otkrili kako kvantni računari mogu pomoći u potrazi za životnim molekulima na egzo-planetama.
Da li smo sami u svemiru?
Kvantni računari pomažu istraživačima u izviđanju svemira u potrazi za životom izvan naše planete – i iako nije izvesno da će pronaći stvarne vanzemaljce, rezultati eksperimenta mogli bi biti gotovo jednako uzbudljivi. Zapata Computing, koja pruža usluge kvantnog softvera, najavila je novo partnerstvo sa britanskim Univerzitetom u Hullu, u kojem će naučnici videti kako da koriste alate za kvantno računanje kako bi im na kraju pomogli da otkriju molekule u svemiru koji bi mogli biti prethodnici života. Tokom osmonedeljnog programa, kvantni resursi će se kombinovati sa klasičnim računarskim alatima za rešavanje složenih proračuna sa boljom tačnošću, sa krajnjim ciljem da se utvrdi da li bi kvantno računarstvo moglo da pruži koristan podstrek radu astrofizičara, uprkos trenutnim ograničenjima tehnologije. Otkrivanje života u svemiru težak je zadatak. Sve se svodi na pronalaženje dokaza o molekulima koji imaju potencijal da stvore i održe život – a pošto naučnici nemaju sredstava da sami izađu i posmatraju molekule, moraju se osloniti na alternativne metode.
Obično astrofizičari obraćaju pažnju na svetlost, koja se može analizirati teleskopima. To je zato što svetlost – na primer, infracrveno zračenje koje stvaraju obližnje zvezde – često stupa u interakciju sa molekulima u svemiru. A kada se to dogodi, čestice vibriraju, rotiraju i apsorbuju deo svetlosti, ostavljajući specifičan potpis na spektralnim podacima koje naučnici mogu pokupiti na Zemlji. Istraživačima je, dakle, preostalo samo da otkriju te potpise i pronađu kojim molekulama odgovaraju. Istraživači MIT-a su ranije utvrdili da bi više od 14.000 molekula moglo ukazivati na znake života u atmosferi egzoplaneta. Drugim rečima, još je dug put pre nego što astrofizičari izvuku bazu podataka o svim različitim načinima na koje bi ti molekuli mogli da stupe u interakciju sa svetlošću – o svim potpisima koje bi trebalo da traže kada ukazuju svoje teleskope na druge planete.
To je izazov koji je Univerzitet u Hullu postavio za sebe: Institutski centar za astrofiziku se nada da će stvoriti bazu podataka o biološkim potpisima koji se mogu otkriti. Više od dve decenije, objašnjava David Benoit, viši predavač molekularne fizike i astrohemije na Univerzitetu u Hullu, istraživači su koristili klasična sredstva da pokušaju da predvide te potpise. Proračuni koje su sproveli istraživači u centru u Hullu uključuju opisivanje tačno kako elektroni međusobno deluju unutar molekula koji nas zanima – na primer vodonik, kiseonik, azot i tako dalje. “Na klasičnim računarima možemo opisati interakcije, ali problem je što je ovo faktorski algoritam, što znači da što više elektrona imate, vaš problem će brže rasti”, kaže Benoit za ZDNet. “Možemo to učiniti na primer sa dva atoma vodonika, ali dok imate nešto mnogo veće, poput CO2, počinjete malo da gubite živce, jer koristite superkompjuter, ali ni on nema dovoljno memorije ili računarske snage za to”.
Kvantni sistemi za kvantnu eru
Za razliku od klasičnih računara, međutim, kvantni sistemi izgrađeni su na principima kvantne mehanike – istim principima kao i oni koji leže u osnovi ponašanja elektrona i atoma u molekulu. To je podstaklo Benoa da pristupi Zapati sa idejom da koristi kvantne računare za rešavanje kvantnog problema života u svemiru. Kvantni računari bi, po prirodi, mogli omogućiti precizne proračune obrazaca koji definišu ponašanje složenih kvantnih sistema poput molekula, bez pozivanja na ogromnu računarsku snagu koja bi bila potrebna klasičnoj simulaciji. Podaci koji se izdvajaju iz kvantnog proračuna o ponašanju elektrona mogu se zatim kombinovati sa klasičnim metodama za simulaciju potpisa molekula od interesa u svemiru, kada dođu u kontakt sa svetlošću.
Ostaje tačno da su kvantni računari koji su trenutno dostupni za izvođenje ove vrste proračuna ograničeni: većina sistema ne prelazi broj od 100 kubita, što nije dovoljno za modeliranje veoma složenih molekula, ali to nije obeshrabrilo istraživače. “Uzećemo nešto malo i ekstrapolirati kvantno ponašanje iz tog malog sistema u – pravi”, kaže Benoit. To ne znači da je došlo vreme da se rešimo superračunara centra. Program tek počinje, a tokom narednih osam nedelja istraživači će otkriti da li je uopšte moguće izvesti tu egzaktnu fiziku u malom obimu, zahvaljujući kvantnom računaru, kako bi pomogli velikim proračunima. Ako projekat uspe, mogao bi predstavljati slučaj rane upotrebe kvantnih računara, koji bi mogao pokazati korisnost tehnologije, uprkos njenim trenutnim tehničkim ograničenjima. To je samo po sebi prilično dobro postignuće; sledeća prekretnica moglo bi biti otkriće naših suseda sa egzo-planeta.
Izvor: Zdnet
