تزداد كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يوميًا دون أي احتمال متوقع لتوقفها أو تباطؤها مستقبلاً، وذلك يرجع إلى أن الكثير من مظاهر التمدن الحضاري يعتمد بالأساس على حرق الوقود الأحفوري. وحتى إذا تمكنا من تطوير مصدر طاقة بديل، فإن الكثير من الضرر قد حدث بالفعل، وسيستمر ثاني أكسيد الكربون المتواجد فعليًا في الغلاف الجوي في إحداث المزيد من الضرر لعدة قرون إذا لم يُزال.

يعتبر إزالة الكربون من الغلاف الجوي علاجًا محتملاً لهذه المشكلة، وذلك عبر استخدام تقنيات سحب ثاني أكسيد الكربون من الهواء وتخزينه بشكل دائم لعكس آثار تغير المناخ، لكنها لا تزال  في المراحل الأولى من التطوير. تحتوي هذه التقنيات المتقدمة على فئة من مركبات النيتروجين العضوية تسمى بالأمينات؛ ويمكن أن ترتبط كيميائيًا بثاني أكسيد الكربون. تعتبر الكفاءة أمرًا بالغ الأهمية في هذه التقنيات، ويمكن أن يؤدي تحديد مركبات عضوية أخرى أفضل قليلاً إلى التقاط مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون الزائد عن الحد.

في مقال منشور بدورية AVS Quantum Science بمارس الماضي، أوضح باحثون من مختبر تكنولوجيا الطاقة الوطني وجامعة كنتاكي تقنية خوارزمية لدراسة تفاعلات الأمينات من خلال الحوسبة الكمومية، حيث يمكن تشغيل الخوارزمية على جهاز كمبيوتر كمي ومجهز للعثور على مركبات أمينات صالحة لالتقاط الكربون بسرعة أكبر.

 في هذا الصدد، صرّح المؤلف تشينغ شاو أنهم غير راضين عن جزيئات الأمينات الحالية التي يستخدمونها في عملية احتجاز الكربون،  مضيفًا أنه يمكنهم محاولة العثور على جزيء جديد للقيام بذلك، ولكن إذا أرادوا اختباره باستخدام موارد الحوسبة الكلاسيكية، فستكون عملية حسابية باهظة الثمن. وبالتالي يأملون في أن تكون لديهم خوارزمية سريعة يمكنها فحص آلاف الجزيئات والهياكل الجديدة.

 أي خوارزمية حاسوبية تحاكي تفاعلًا كيميائيًا تحتاج إلى حساب التفاعلات بين كل زوج من الذرات المعنية؛ لأنه حتى الجزيء الدقيق جدًا من ثاني أكسيد الكربون والذي يتكون من ثلاث ذرات فقط، في تفاعله مع أبسط الأمينات العضوية -الأمونيا- الذي بدوره يحتوي على أربع ذرات لاغير، ينتج عنه مئات التفاعلات الذرية. هذا الأمر يتطلب أجهزة كومبيوتر كمومية، لأنها مرهقة لأجهزة الكمبيوتر التقليدية.

ولكن لا تزال أجهزة الكمبيوتر الكمومية تقنية في طور التطوير وليست قوية بما يكفي للتعامل مع هذه الأنواع من المحاكاة مباشرةً. وهنا يأتي الدور المميز للخوارزمية التي ابتكرها الباحثون، فهي تسمح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية بتحليل الجزيئات الأكبر والتفاعلات الأكثر تعقيدًا، وهو أمر حيوي للتطبيقات العملية في مجالات حساسة مثل التقاط الكربون.

المصدر: https://phys.org

ترجمة: منة إدريسي

لينكد إن: mina-idris

مراجعة وتدقيق: زينب محمد