เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง คอมพิวเตอร์ควอนตัมแก้ปมปัญหาพอลิเมอร์ผูกปม

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง คอมพิวเตอร์ควอนตัมแก้ปมปัญหาพอลิเมอร์ผูกปม

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง ความยาวและความซับซ้อนอย่างแท้จริงของพอลิเมอร์ ซึ่งเป็นสายโซ่ของโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นวัสดุเทียม เช่น พลาสติกและโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของชีวิต ทำให้เป็นวัตถุที่น่าเกรงขามในการศึกษา นักวิจัยในอิตาลีได้แก้ไขปัญหานี้ด้วยวิธีใหม่ โดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อทำให้พอลิเมอร์เข้าถึงได้ง่ายขึ้นเล็กน้อย 

ในการทำงานร่วมกันระหว่าง Scuola Internazionale Superiore 

di Studi Avanzatiใน Trieste และTrento Universityใน Trento, Cristian Micheletti , Philipp Hauke ​​และPietro Faccioliใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมผู้เชี่ยวชาญที่เรียกว่าควอนตัม annealer เพื่อทำนายการกำหนดค่าของโซ่โพลีเมอร์ ในการทำเช่นนั้น Micheletti กล่าวว่าก่อนอื่นพวกเขาต้อง “สร้างแบบจำลองพื้นฐานของฟิสิกส์พอลิเมอร์ใหม่เพื่อให้สามารถใช้ในกรอบการคำนวณควอนตัม” โดยคาดว่าเทคโนโลยีควอนตัมจะเป็นแรงผลักดันเบื้องหลังการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ในอนาคต

โพลีเมอร์บิดและหมุน

แม้จะมีการแพร่หลายและมีประโยชน์ แต่โพลีเมอร์ก็ยังยากที่จะศึกษา วิธีที่โซ่เหล่านี้พับ พัน และเชื่อมโยงถึงกันทำให้วัสดุโพลีเมอร์มีคุณสมบัติเฉพาะตัว เมื่อนักวิจัยศึกษาพอลิเมอร์ พวกเขาจะสุ่มตัวอย่างรูปร่างที่เป็นไปได้จำนวนมาก หรือที่เรียกว่าโครงสร้าง และคำนวณคุณสมบัติของพวกมัน ตัวอย่างเช่น การศึกษาว่าโซ่โพลีเมอร์พลาสติกแยกตัวที่อุณหภูมิต่างกันอย่างไรสามารถบอกเราได้ว่าวัสดุอาจอ่อนตัวหรือละลายเมื่อมันร้อนขึ้นได้อย่างไร ในทำนองเดียวกัน การศึกษาโพลิเมอร์ชีวภาพ เช่น DNA อาจให้ข้อมูลเชิงลึกอันล้ำค่าเกี่ยวกับการทำงานของเซลล์

อย่างไรก็ตาม การศึกษาโพลีเมอร์นั้น

เป็นความท้าทายในการคำนวณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีการบรรจุอย่างหนาแน่น แบบจำลองโพลีเมอร์ที่ง่ายที่สุดถือเป็นเส้นทางต่อเนื่องบนโครงตาข่ายปกติ แต่จำนวนเส้นทางที่เป็นไปได้ (นั่นคือ จำนวนวิธีที่สายโซ่โพลีเมอร์สามารถพับและบิดเบี้ยวได้) มีมากมายเกินกว่าจะคำนวณได้ แม้แต่สำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลัง ยิ่งไปกว่านั้น เส้นทางที่เป็นไปได้ทั้งหมดอาจไม่มีผลทางเคมี – โพลีเมอร์บางชนิดไม่อนุญาตให้มีสายโซ่ที่แตกแขนงออกเป็นสองส่วน ในขณะที่บางเส้นทางจะไม่อนุญาตให้มีลูป ภารกิจสุ่มตัวอย่างรูปแบบที่ถูกต้องจากพื้นที่การค้นหาขนาดใหญ่ที่น่ากลัวนี้เป็นปัญหาสำคัญในฟิสิกส์พอลิเมอร์

เครื่องหลอมควอนตัมเพื่อช่วยชีวิต ในการศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในPhysical Review Lettersนักวิจัยได้คิดค้นวิธีการแมปปัญหาในการระบุโครงสร้างของพอลิเมอร์ที่ถูกต้องกับปัญหาที่ค่อนข้างจะสะดวกกว่า นั่นคือการลดพลังงานของระบบควอนตัม ในการทำเช่นนี้ พวกเขาได้เข้ารหัสกฎสำหรับโครงสร้างพอลิเมอร์บนวัตถุทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าแฮมิลตันเนียน ซึ่งอธิบายพลวัตของพลังงานของระบบควอนตัม สถานะควอนตัมพลังงานต่ำสุดของ Hamiltonian นี้มีเพียงการจัดกลุ่มพอลิเมอร์ที่ปฏิบัติตามกฎเท่านั้น

หนอนตะกอนขี้เมาจำลองพอลิเมอร์ที่ใช้งาน งานต่อไปของทีมคือการได้รับโซลูชันพลังงานต่ำสุดของ Hamiltonian พวกเขาทำเช่นนี้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องหลอมควอนตัมที่ดำเนินการโดย D-Wave Systems บริษัท คอมพิวเตอร์ควอนตัม ไม่เหมือนคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั่วไป ซึ่งสามารถดำเนินการตรรกะสากลผ่านลำดับของการดำเนินการเบื้องต้น ควอนตัม annealers 

เชี่ยวชาญในงานเอกพจน์ในการค้นหาสถานะพลังงานต่ำสุด นักวิจัยใช้เครื่องอบอ่อนของ D-Wave เพื่อตรวจสอบอัลกอริธึมโดยใช้ตัวอย่างที่ง่ายพอที่จะพอดีกับฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ สิ่งสำคัญที่สุดคือพวกเขาสังเกตว่าเวลาการทำงานของอัลกอริธึมควอนตัมช่วยปรับมาตราส่วนได้ดีกว่ากรณีในเวอร์ชันคลาสสิกของอัลกอริธึมเดียวกัน อย่างน้อยก็เป็นตัวอย่างของขนาดที่พวกเขาศึกษาในเครื่องหลอมควอนตัม

เนื่องจากฮาร์ดแวร์ขนาดเล็กที่มีอยู่ในปัจจุบัน

จำกัดความซับซ้อนของโพลีเมอร์ที่สามารถตรวจสอบได้โดยใช้เทคนิคนี้ เราอาจต้องรอสักครู่ก่อนที่พอลิเมอร์ทั่วไป เช่น สายการประมงและผ้าจะได้รับการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม ผลลัพธ์ใหม่นี้เป็นจุดเริ่มต้นที่ดี Micheletti กล่าว “ตอนนี้เรากำลังพิจารณาการขยายไปสู่โมเดลพอลิเมอร์ที่สมบูรณ์และสมจริงยิ่งขึ้น” เขากล่าวเสริม

ลักษณะทางแสงก็ไม่สมมาตรเช่นกัน เนื่องจากหมึกพิมพ์บนแผงโปร่งใส หมายความว่าในขณะที่ให้สีเมื่อมองจากด้านหนึ่ง หากพลิกด้านและดูจากอีกด้านหนึ่ง หมึกจะโปร่งใสทั้งหมด นักวิจัยระบุว่าคุณลักษณะเหล่านี้อาจนำไปใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆ ตั้งแต่หน้าต่างอัจฉริยะไปจนถึงเทคโนโลยีต่อต้านการปลอมแปลง

“คุณสมบัติที่น่าสนใจของสีโครงสร้างคือคุณสมบัติสีรุ้งและไดนามิก ซึ่งสามารถแสดงการเปลี่ยนสีที่น่าทึ่งภายใต้สภาวะต่างๆ” Song อธิบาย “ดังนั้น การตกแต่งและการต่อต้านการปลอมแปลงอาจเป็นประโยชน์ต่อการใช้งาน” Song บอกPhysics Worldว่าขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะทดลองกับการพิมพ์ด้วยวัสดุต่างๆ เพื่อพยายาม “รวมคุณสมบัติโดยธรรมชาติของวัสดุพอลิเมอร์ เช่น หน่วยความจำรูปร่างและการตอบสนองที่ชาญฉลาด กับสีที่มีโครงสร้าง เพื่อสำรวจคุณสมบัติและฟังก์ชันที่น่าสนใจมากขึ้น”

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นแตกต่างกันมากเมื่อวัดตามความกว้างหรือตามความยาว ตามการศึกษาใหม่โดย Satoshi Matsuo และNancy Sottosจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign ในสหรัฐอเมริกา การใช้เทคนิคที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุ 2D ทั้งคู่ได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าเส้นใยมีความเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัดในทิศทางตามขวาง เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง