A medida que tecnologías avanzadas como la computación cuántica y blockchain continúan desarrollándose, a muchos les preocupa que el costo ambiental de estos sistemas supere sus beneficios. Estas tecnologías no solo necesitan mucha energía para funcionar, sino que también pueden necesitar una cantidad similar de energía para enfriarse. Actualmente, muchos tipos de computadoras cuánticas se ejecutan a temperaturas extremadamente frías, lo que puede ser bastante costoso en términos de energía e impacto ambiental. Como el enfriamiento general (como los sistemas de aire acondicionado) representa aproximadamente 15% del consumo mundial de energía, la ingeniería de nuevas formas eficientes de refrigeración puede ayudar mucho al medio ambiente. Un equipo de investigación de la Universidad de Notre Dame ya ha hecho un avance significativo, ya que han desarrollado un revestimiento de ventana transparente que puede bloquear el calor del sol y, en última instancia, ahorrar energía.

Optimización de un revestimiento de ventana

Llamado el Enfriador Radiativo Transparente (CVR), se estima que este revestimiento transparente para ventanas reduce el costo de la refrigeración eléctrica en un 33 % en climas más cálidos. El TRC fue desarrollado por el profesor de Notre Dame Luo Tengfei y el investigador postdoctoral Seongmin Kim. Para crear el revestimiento, los investigadores compilaron materiales comunes en varias capas. “El revestimiento de la ventana está hecho de una pila de materiales comunes, como SiO₂, Al₂O₃y TiO₂", dijo Luo Dentro de la tecnología cuántica. “No se trata de materiales exóticos o caros. Ese fue uno de los propósitos de nuestro trabajo”.

Para encontrar la combinación correcta de materiales y capas, los investigadores se dieron cuenta de que necesitaban optimizar el proceso. Para eso, recurrieron a la computación cuántica. Como explicó Luo: “Al apilar muchas capas juntas, hay una cantidad astronómicamente grande de combinaciones posibles. Por ejemplo, para 24 capas, hay más de 100 mil millones de combinaciones posibles. Los métodos clásicos no pueden evaluar exhaustivamente cada combinación para encontrar la óptima. Pero una computadora cuántica puede hacer esto a través de su función única de superposición de qubits”. Para optimizar el proceso, Luo y Kim crearon un modelo computacional y utilizaron el aprendizaje automático cuántico (QML) algoritmos para encontrar las mejores combinaciones de capas y materiales.

El material resultante fue un revestimiento de ventana transparente de 1.2 micras de espesor que actualmente parece superar a otros productos similares en el mercado. Este proyecto ilustra cómo la computación cuántica puede marcar una diferencia significativa en el proceso de investigación, sugiriéndola como una tecnología útil en muchos campos diferentes. “Creo que la estrategia de computación cuántica es tan importante como el material mismo”, dijo Luo en un artículo de noticias de Notre Dame. "Con este enfoque, pudimos encontrar el mejor material de su clase, diseñar un enfriador radiativo y probar experimentalmente su efecto de enfriamiento".

Kenna Hughes-Castleberry es redactora de Inside Quantum Technology y comunicadora científica en JILA (una asociación entre la Universidad de Colorado Boulder y el NIST). Sus ritmos de escritura incluyen tecnología profunda, metaverso y tecnología cuántica.

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• Fuente: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/researchers-at-the-university-of-notre-dame-developed-a-new-window-coating-using-quantum-computing-optimization/