这种合作将使用量子计算使制造更具可持续性

On 星期一，总部位于德国的聚合物制造商科思创宣布与总部位于旧金山的量子计算软件开发商 QC Ware 达成一项为期 5 年的合作协议。 两家公司将共同致力于开发可以改进科思创制造工艺和材料的量子计算算法。

“我们完全相信，量子计算技术将在未来给计算化学家带来决定性的推动作用，”科思创集团创新主管 Torsten Heinemann 说。

化学制造和材料科学是微观系统的微观变化可能对宏观发展产生重大影响的行业。 计算化学家努力定义例如太阳能电池板中的微观结构，直至电子如何穿过它。 该基础设施的细微变化可能意味着效率的百分比提高，每年可以从太阳能发电厂产生更多兆瓦的电力。 同样，化学反应催化剂中的几个分子差异可能意味着反应可以在低几度的温度下进行——这可以为制造商节省数千甚至数百万美元的成本。

但这种化学的挑战在于它必须在量子水平上完成，其中的数学是如此复杂，以至于即使是超级计算机也难以处理数字。 这创造了一种权衡，即能够及时设计材料或工艺意味着简化数学模型和近似量子系统。 模型越简化，计算机处理它的速度就越快——但这是以制造质量或效率为代价的。

这就是量子计算介入的地方。因为这些系统利用量子过程来创造计算能力，所以它们有可能在没有近似的情况下模拟化学。 “在量子计算机上进行量子化学是非常自然的，”QC Ware 化学模拟负责人（也是 2015 年校友）Rob Parrish 解释说 “福布斯” 下 30 科学列表）。 “原因是你试图在另一个量子系统中制造一个量子系统的分身。 所以它的映射非常好。”

Covestro 和 QC Ware 在过去一年中合作开发了一种概念验证，用于对工业应用中产生分子的反应类型进行建模。 这项工作产生了两篇论文，一篇展示了允许使用更少的量子计算资源进行模拟的新技术，另一篇则开发了一种计算能量梯度的新方法。 这些梯度被制造商用来模拟有用的化学过程。

R现在Parrish 说，现有的量子计算硬件无法运行两家公司感兴趣的一些大型模拟。 但合作的目的是让软件和算法为今天做好准备。

“我们为此制定的计划是：在五年内，将其部署在目前最好的近期量子计算机上，”他补充道。 “这是一个包含许多单独研究流的东西。”

Heinemann 解释说，在短期内，科思创希望将这些新技术应用到其依赖催化反应的化学制造过程中，这应该更容易用现在正在开发的量子硬件进行模拟，并且预计将在几个年。 通过改进这些类型的化学，科思创希望拥有一种更高效的工艺，减少浪费。 “这意味着我们生产的产品中的产量更高、化学反应质量更高，并且工厂的能源消耗更少，”他补充道。

Covestro 和 QC Ware 将关注的第二个项目是制造循环的可能性。 该公司预计，全球将出台更多立法，旨在使聚合物和其他材料能够回收回其原始组件，而不是被倾倒在垃圾填埋场或焚烧。 “我们还认为，这里的量子计算可以成为一个关键的推动因素，”Heinemann 说。

In 长期两家公司都认为，随着量子计算硬件的成熟，它将能够推动更复杂的模拟，为产品制造创造新的可能性。 对于科思创来说，一个机会是在可再生能源领域，量子计算可以帮助设计更好的太阳能电池板和电池系统。 对于 QC Ware，这意味着开发可以出售给其他材料制造商的量子软件和算法，同时也为药物发现等其他应用提供基础。

QC Ware 联合创始人兼首席执行官说：“我们有这种互惠互利的安排，他们可以在量子信息和量子计算方面跟上步伐，他们可以在内部使用该技术来开发他们销售到市场上的产品。”马特·约翰逊。

“我认为与 QC Ware 的这种伙伴关系和合作展示了全球网络中的研发如何运作，”Heineman 补充道。 “这意味着我们正在汇集正确的专业知识并定制我们的合作以推动共同目标。”