| 0 |
|
Міжнародна команда дослідників у галузі квантової фізики продемонструвала, як штучний інтелект може кардинально змінити процес пошуку нових надпровідників. Завдяки цьому прориву виявляти унікальні матеріали тепер можна в рази швидше, заявляє професорка Університету Аалто Пяйві Тьормя (Päivi Törmä), яка очолює дослідницький консорціум SuperC.
Надпровідники - це матеріали, здатні проводити електричний струм із нульовим опором. Цей ефект досягається завдяки квантовим процесам, які наразі виникають лише за екстремально низьких температур. Вони є основою для квантових комп'ютерів, систем нейровізуалізації (МРТ), термоядерних реакторів та потягів на магнітній подушці.
Головна проблема полягає в тому, що знайти такі матеріали надзвичайно важко. Надпровідником може виявитися будь-яка з нескінченних комбінацій хімічних елементів, проте в реальності цю властивість мають одиниці. Крім того, вже відомі надпровідники потребують дорогого охолоджувального обладнання, щоб підтримувати температуру, близьку до абсолютного нуля.
Саме тому вчені в усьому світі беруть участь у «технологічних перегонах» із метою знайти масштабований надпровідник, який працював би за кімнатної температури.«Надпровідні матеріали, здатні працювати за кімнатної температури, назавжди змінять те, як ми споживаємо енергію, - пояснює Тьормя. - Якщо такий матеріал замінить звичайні провідники в комп'ютерах та дата-центрах, світове споживання електроенергії різко скоротиться, а тепловий слід сектору ІКТ мінімізується».
Керуючись ідеєю використовувати квантову фізику для боротьби зі зміною клімату, професорка Тьормя та команда провідних фізиків заснували консорціум SuperC у 2023 році. Це перша глобальна координована ініціатива, мета якої — знайти надпровідник кімнатної температури до 2033 року. За словами Тьормя, секрет успіху SuperC полягає в поєднанні квантової геометрії та машинного навчання. Цікаво, що підґрунтям для останнього відкриття став традиційний японський візерунок плетіння кошиків. Два нововідкритих матеріали (YRu3B2 та LuRu3B2) набувають властивостей надпровідності завдяки тому, що їхні електрони формують так звані «пласкі зони» у структурі, відомій як решітка кагоме (kagome lattice).
Процес відкриття виглядав так: алгоритм машинного навчання проаналізував мільйони сполук та відібрав найбільш перспективні комбінації елементів. За допомогою унікального алгоритму вчені провели детальні квантові розрахунки, щоб теоретично підтвердити надпровідність. Команда Університету Райса (США) під керівництвом професорки Емілії Моросан (Emilia Morosan) хімічно синтезувала фізичні зразки з чистої сировини. А практичні тести підтвердили, що створені матеріали дійсно мають нульовий опір. Результати цього успішного доказу концепції були опубліковані в науковому журналі Physical Review Research.
Квантова теорія надпровідності надзвичайно складна, що перетворює пошук нових матеріалів на сізіфову працю. «За останні десятиліття дослідники відкрили понад 7000 надпровідників, але переважно це відбувалося випадково, - зазначає Пяйві Тьормя. - Процес моделювання матеріалів настільки важкий для комп'ютерів, що за весь час вчені змогли теоретично передбачити життєздатність лише близько 20 з них».
Більшість теоретично можливих сполук непридатні для використання на практиці: їх або занадто важко синтезувати, або неможливо масштабувати. Традиційний підхід вимагав колосальних обчислювальних потужностей, але метод SuperC повністю змінює правила гри.
«Наш метод використовує попередній відбір за допомогою машинного навчання, після чого проводяться точкові розрахунки лише для перспективних кандидатів. Це дозволить обробляти мільярди варіантів сполук і наблизить людство до створення надпровідника кімнатної температури», — підсумувала Тьормя.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
