Một thuật toán điện toán lượng tử có thể xác định các hợp chất tốt hơn để thu hồi carbon hiệu quả hơn.

Lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng lên hàng ngày mà không có dấu hiệu dừng lại hoặc chậm lại. Quá nhiều nền văn minh phụ thuộc vào việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, và ngay cả khi chúng ta có thể phát triển nguồn năng lượng thay thế, thì phần lớn thiệt hại đã xảy ra. Nếu không loại bỏ, carbon dioxide đã có trong khí quyển sẽ tiếp tục tàn phá trong nhiều thế kỷ.

Thu hồi carbon trong khí quyển là một biện pháp khắc phục tiềm năng cho vấn đề này. Nó sẽ hút carbon dioxide ra khỏi không khí và lưu trữ nó vĩnh viễn để đảo ngược tác động của biến đổi khí hậu. Các công nghệ thu giữ carbon thực tế vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, trong đó hứa hẹn nhất liên quan đến một loại hợp chất gọi là amin có thể liên kết hóa học với carbon dioxide. Hiệu quả là điều tối quan trọng trong các thiết kế này và việc xác định các hợp chất thậm chí còn tốt hơn một chút có thể dẫn đến việc thu giữ thêm hàng tỷ tấn carbon dioxide.

Trong  AVS Quantum Science , của AIP Publishing, các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Công nghệ Năng lượng Quốc gia và Đại học Kentucky đã triển khai một thuật toán để nghiên cứu các phản ứng amin thông qua điện toán lượng tử. Thuật toán có thể được chạy trên một máy tính lượng tử hiện có để tìm các hợp chất amin hữu ích để thu hồi carbon nhanh hơn.

Tác giả Qing Shao cho biết: “Chúng tôi không hài lòng với các phân tử amin hiện tại mà chúng tôi sử dụng cho quá trình [thu hồi carbon] này. “Chúng tôi có thể thử tìm một phân tử mới để làm điều đó, nhưng nếu chúng tôi muốn kiểm tra nó bằng các tài nguyên máy tính cổ điển, thì đó sẽ là một phép tính rất tốn kém. Hy vọng của chúng tôi là có một thuật toán nhanh có thể sàng lọc hàng nghìn phân tử và cấu trúc mới.”

Bất kỳ thuật toán máy tính nào mô phỏng phản ứng hóa học đều cần tính đến sự tương tác giữa mọi cặp nguyên tử liên quan. Ngay cả một phân tử ba nguyên tử đơn giản như carbon dioxide liên kết với amin đơn giản nhất, amoniac, có bốn nguyên tử, dẫn đến hàng trăm tương tác nguyên tử. Vấn đề này làm phiền các máy tính truyền thống nhưng chính xác là loại câu hỏi mà máy tính lượng tử vượt trội.

Tuy nhiên, máy tính lượng tử vẫn là một công nghệ đang phát triển và không đủ mạnh để xử lý trực tiếp các loại mô phỏng này. Đây là lúc thuật toán của nhóm phát huy tác dụng: Nó cho phép các máy tính lượng tử hiện có phân tích các phân tử lớn hơn và các phản ứng phức tạp hơn, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực như thu giữ carbon.

Tác giả Yuhua Duan cho biết: “Chúng tôi đang cố gắng sử dụng công nghệ điện toán lượng tử hiện tại để giải quyết một vấn đề thực tế về môi trường.