Turbulencja, chaotyczny taniec wirujących płynów, od dawna stanowi wyzwanie dla naukowców i inżynierów. Nowe podejście, inspirowane obliczeniami kwantowymi, obiecuje zrewolucjonizować sposób, w jaki przewidujemy i rozumiemy to zjawisko. To przełomowe odkrycie, opracowane przez zespół z Oksfordu, może prowadzić do bardziej wydajnych projektów samolotów, ulepszonego modelowania pogody i postępu w różnych gałęziach przemysłu.
Kluczem jest wykorzystanie sieci tensorowych, struktury obliczeniowej zaczerpniętej z kwantowej fizyki wielu ciał. Ta metoda upraszcza złożone mapy prawdopodobieństwa stanów płynów, kodując je w łańcuch obiektów matematycznych. Pozwala to na uruchamianie symulacji przy użyciu znacznie mniejszych zasobów, uzyskując wyniki w ciągu kilku godzin na jednym rdzeniu procesora, co wcześniej zajmowało dni na superkomputerze.
Znaczącym osiągnięciem jest zdolność algorytmu do obsługi turbulencji reaktywnej, gdzie chemikalia oddziałują ze sobą podczas przepływu. Symulacja dokładnie śledzi, jak substancje mieszają się i reagują, potencjalnie prowadząc do lepszych modeli spalania i ulepszonych przemysłowych reaktorów chemicznych. Chociaż wyzwania pozostają w skalowaniu do bardziej złożonych systemów, to podejście inspirowane kwantami stanowi znaczący krok naprzód w radzeniu sobie z turbulencjami i ich realnymi implikacjami.
Potencjalne zastosowania są ogromne, wykraczając poza dynamikę płynów do dziedzin takich jak finanse i biologia, gdzie dominuje chaos. Wraz z rozwojem obliczeń, specjalistyczny sprzęt i dedykowane chipy kwantowe mogą jeszcze bardziej przyspieszyć te symulacje. Może to utorować drogę do dokładniejszych prognoz pogody, zoptymalizowanych projektów lotniczych i czystszych rozwiązań energetycznych, wpływając na branże, które polegają na przewidywaniu i kontrolowaniu zachowania płynów.