博士号取得者が量子コンピューティングの核融合エネルギー研究への導入を推進

Rice University で化学・生体分子工学の博士号を取得してから1年も経たないうちに、Thiago J. Pinheiro は、世界で最も高度な computing ツールを使用して、核融合エネルギーが直面している根本的な課題の1つにすでに取り組んでいます。

Rice University 在籍中に研究を発表する Thiago J. Pinheiro。画像提供：Rice University

Thiago J. Pinheiro は現在、Oak Ridge National Laboratory の博士研究員であり、溶融塩やエネルギー技術に関連するその他の材料の原子スケールでの挙動を研究しています。彼は最近、collaboration among ORNL, Cleveland Clinic and IBM において重要な役割を果たし、核融合エネルギーに関連する溶融塩の分子構造について、既知で初となる量子コンピューティング計算を実施しました。

この研究では、古典的なハイパフォーマンス・コンピューティングと IBM の量子コンピュータを組み合わせて、将来の原子炉における核融合反応を囲む液体の「ブランケット」の有力な候補と考えられている、フッ化リチウムとフッ化ベリリウムの混合物である FLiBe を研究しました。そのブランケットは、提案されている多くの核融合システムの燃料として必要な希少な水素同位体であるトリチウムを生成するために使用される可能性があります。分子レベルでトリチウムが FLiBe とどのように相互作用するかを理解することは、核融合炉を維持するのに十分な量を生成し回収するための重要なステップです。

Thiago J. Pinheiro にとって、このプロジェクトは Rice University で築いた研究基盤の自然な延長線上にあるものでした。

「Rice University は、私がこの仕事に取り組むための準備を整える上で不可欠な役割を果たしました」と Thiago J. Pinheiro は述べました。「熱力学、分子シミュレーション、量子力学、計算材料科学で受けた厳格なトレーニングが、核融合科学、量子化学、スーパーコンピューティング、量子ハードウェアを統合するプロジェクトに貢献するための基礎となりました。」

この研究では、複雑な計算を古典的なコンピュータと量子コンピュータに分割する「量子中心のスーパーコンピューティング」アプローチを採用しました。研究チームは、トリチウムとの相互作用を含む FLiBe のいくつかの分子構成を調査し、この統合されたアプローチが塩の電子構造と結合挙動を正確に記述できるかどうかを探りました。この研究は、困難な材料問題の解決において、新興の量子技術が古典的なスーパーコンピューティングをどこで補完できるかを判断するための広範な取り組みの一環です。