Retki zemni elementi nalaze se u telefonima, električnim automobilima, vetroturbinama, medicinskoj opremi i mnogim odbrambenim sistemima. Problem nije samo pronalazak rude. Elementi imaju veoma slična hemijska svojstva, pa je njihovo međusobno razdvajanje složeno, skupo i često zahteva velike količine hemikalija, vode i energije.
Nova saradnja kompanija Pasqal, USA Rare Earth i Riven Systems treba da ispita mogu li kvantno računarstvo i veštačka inteligencija da pronađu bolje procese separacije. Cilj nije da kvantni računar upravlja čitavom fabrikom, već da pomogne pri izboru hemikalija i uslova koje bi klasične metode teško pretražile.
U prirodnoj rudi elementi poput neodimijuma, disprozijuma, terbujuma i prazeodijuma često se pojavljuju zajedno. Njihovi joni veoma su slični po veličini i naelektrisanju. Zbog toga supstanca koja privuče jedan element može gotovo jednako reagovati i sa drugim.
Industrijska separacija obično uključuje veliki broj ponovljenih koraka ekstrakcije rastvaračima. Materijal prelazi iz jedne tečne faze u drugu, sve dok se postepeno ne postigne potrebna čistoća. Postrojenja zbog toga mogu biti velika, dok nepravilno upravljanje stvara znatan ekološki teret.
Kvanta mehanika određuje način na koji molekuli međusobno reaguju. Klasični računari mogu da simuliraju jednostavnije sisteme, ali složenost naglo raste sa brojem elektrona i mogućih stanja. Kvantni algoritmi u teoriji bi mogli prirodnije da opišu upravo takve hemijske interakcije.
Kako je preneo poslovni časopis „Barron’s“, kompanija Riven Systems sprovodiće automatizovane laboratorijske eksperimente. Roboti će menjati sastav rastvora, temperaturu, kiselost i druge uslove, a rezultati će biti korišćeni za obučavanje modela mašinskog učenja.
Pasqal će zatim proveravati mogu li njegovi neutralno-atomski kvantni računari da uoče obrasce ili optimizuju procese bolje od klasičnih sistema. Rezultati će se neposredno porediti po brzini, preciznosti i troškovima. Takvo poređenje je važno jer se tvrdnja o „kvantnoj prednosti“ često iznosi pre nego što se pokaže praktična korist.
Ako sistem pronađe selektivniji molekul koji vezuje samo željeni element, fabrika bi mogla da koristi manje faza, manje hemikalija i manju površinu. To bi smanjilo troškove izgradnje i količinu otpada, a prerada bi se lakše organizovala bliže rudniku.
Projekat ima i stratešku dimenziju. Veliki deo svetske prerade retkih elemenata koncentrisan je u malom broju zemalja. Otvaranje rudnika na drugom mestu ne rešava automatski zavisnost ako ruda i dalje mora da se šalje u udaljena postrojenja na razdvajanje.
Ipak, današnji kvantni računari imaju ograničen broj pouzdanih operacija i podložni su greškama. Moguće je da će klasični algoritmi, potpomognuti kvalitetnim eksperimentalnim podacima, ostvariti isti ili bolji rezultat. U tom slučaju projekat neće biti neuspešan – jasno će pokazati gde kvantna tehnologija još nema prednost.
Najzanimljiviji deo saradnje jeste spajanje tri sveta koji se retko sreću: automatizovane hemijske laboratorije, rudarske prerade i kvantnih algoritama. Umesto demonstracije napravljene samo za računar, tehnologija će biti proverena na stvarnom industrijskom problemu.
Ako uspe, sledeća generacija postrojenja za retke elemente možda neće biti manja samo zbog novih mašina. Mogla bi biti manja zato što je računar pronašao kraći hemijski put kroz ogroman broj mogućih reakcija.
S.B.
