Учените използват квантовите изчисления, за да им помогнат да открият признаци на живот на други планети

Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Учените ще използват квантови изчислителни инструменти, за да им помогнат в крайна сметка да открият молекули в космоса, които биха могли да бъдат предшественици на живота.

Изображение: Алън Дайър / VW PICS / Universal Images Group чрез Getty Images

Квантовите компютри помагат на изследователите да изследват Вселената в търсене на живот извън нашата планета – и въпреки че далеч не е сигурно, че ще намерят действителни извънземни, резултатите от експеримента могат да бъдат почти толкова вълнуващи.

Zapata Computing, която предоставя квантови софтуерни услуги, обяви ново партньорство с британския университет в Хъл, които ще видят учените да използват квантови изчислителни инструменти, за да им помогнат в крайна сметка да открият молекули в космоса, които биха могли да бъдат предшественици на живота.

По време на осемседмичната програма квантовите ресурси ще бъдат комбинирани с класически изчислителни инструменти за разрешаване на сложни изчисления с по-голяма точност, като крайната цел е да се установи дали квантовите изчисления биха могли да осигурят полезен тласък на работата на астрофизиците, въпреки сегашните ограничения на технологията .

ВИЖ: Има два вида квантови изчисления. Сега една компания казва, че иска да предложи и двете

Откриването на живот в космоса е толкова трудна задача, колкото и да звучи. Всичко се свежда до намиране на доказателства за молекули, които имат потенциал да създават и поддържат живот – и тъй като учените нямат средства да излязат и да наблюдават молекулите сами, те трябва да разчитат на алтернативни методи.

Обикновено астрофизиците обръщат внимание на светлината, която може да се анализира чрез телескопи. Това е така, защото светлината – например инфрачервеното лъчение, генерирано от близките звезди – често взаимодейства с молекули в космоса. И когато това стане, частиците вибрират, въртят се и поглъщат част от светлината, оставяйки специфичен подпис върху спектралните данни, които могат да бъдат взети от учените на Земята.

Следователно за изследователите остава само да открият тези подписи и да проследят обратно на кои молекули те съответстват.

Проблемът? Изследователи от MIT преди това са установили, че над 14 000 молекули може да показва признаци на живот в атмосферата на екзопланети. С други думи, има още дълъг път, преди астрофизиците да съставят база данни за всички различни начини, по които тези молекули могат да взаимодействат със светлината – от всички сигнатури, които трябва да търсят, когато насочват телескопите си към други планети.

Това е предизвикателството, което Университетът на Хъл си е поставил: Центърът по астрофизика на институцията ефективно се надява да генерира база данни с откриваеми биологични подписи.

Повече от две десетилетия, обяснява Дейвид Беноа, старши преподавател по молекулярна физика и астрохимия в Университета на Хъл, изследователите използват класически средства, за да се опитат да предскажат тези подписи; но методът бързо изтича.

Изчисленията, извършени от изследователите в центъра в Хъл, включват описване как точно електроните взаимодействат помежду си в рамките на интересуваща молекула – помислете за водород, кислород, азот и т.н. „На класическите компютри можем да опишем взаимодействията, но проблемът е, че това е факториален алгоритъм, което означава, че колкото повече електрони имате, толкова по -бързо ще нарасне проблемът ви“, казва Беноа пред ZDNet.

„Можем да го направим например с два водородни атома, но докато имате нещо много по -голямо, като CO2, започвате да губите малко нервите си, защото използвате суперкомпютър и дори те нямат достатъчно памет или изчислителна мощност, за да направите точно това. ”

Симулирането на тези взаимодействия с класически средства следователно в крайна сметка идва с цената на точността. Но както казва Беноа, не искате да сте този, който твърди, че е открил живот на екзопланета, когато всъщност е било нещо друго.

За разлика от класическите компютри, обаче, квантовите системи са изградени на принципите на квантовата механика – тези, които управляват поведението на частиците, когато се вземат в най -малкия им мащаб: същите принципи като тези, които стоят в основата на поведението на електроните и атомите в молекулата.

Това подтикна Беноа да се обърне към Сапата с „луда идея“: да използва квантовите компютри за решаване на квантовия проблем на живота в космоса.

“Системата е квантова, така че вместо да вземете класически компютър, който трябва да симулира всички квантови неща, можете да вземете квантово нещо и да го измерите вместо това, за да се опитате да извлечете квантовите данни, които искаме”, обяснява Беноа.

Следователно квантовите компютри по природа биха могли да позволят точни изчисления на моделите, които определят поведението на сложни квантови системи като молекули, без да изискват огромната изчислителна мощ, която би изисквала класическата симулация.

Данните, които са извлечени от квантовото изчисление за поведението на електроните, след това могат да бъдат комбинирани с класически методи за симулиране на подпис на молекули, представляващи интерес в космоса, когато те влизат в контакт със светлината.

Остава вярно, че квантовите компютри, които в момента са налични за извършване на този тип изчисления, са ограничени: повечето системи не нарушават броя на 100-кубита, което не е достатъчно за моделиране на много сложни молекули.

ВИЖ: Подготовка за „златния век“ на изкуствения интелект и машинното обучение

Беноа обяснява, че това не е отложило изследователите на центъра. “Ще вземем нещо малко и ще екстраполираме квантовото поведение от тази малка система към истинската”, казва Беноа. “Вече можем да използваме данните, получени от няколко кубита, защото знаем, че данните са точни. След това можем да екстраполираме.”

Това не означава, че е дошъл моментът да се отървем от суперкомпютрите на центъра, продължава Беноа. Програмата тепърва започва и през следващите осем седмици изследователите ще разберат дали изобщо е възможно да се извлече тази точна физика в малък мащаб, благодарение на квантов компютър, за да се подпомогне голяма- мащабни изчисления.

“Опитва се да види докъде можем да прокараме квантовите изчисления”, казва Беноа, “и да види дали наистина работи, дали наистина е толкова добър, колкото си мислим, че е.”

Ако проектът успее, той би могъл да представлява случай на ранна употреба на квантовите компютри – такъв, който би могъл да демонстрира полезността на технологията въпреки настоящите технически ограничения. Това само по себе си е доста добро постижение; следващият крайъгълен камък може да бъде откриването на нашите съседи от екзопланета.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate

Източник: www.zdnet.com


Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •