L’informatique quantique au secours de la lutte contre le réchauffement climatique ?

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source Microsoft Research

Je ne sais pas pour vous, mais pour ce qui me concerne, les cours de chimie sont déjà loin (très loin), et lorsque j’ai à plusieurs reprises entendu mentionner le processus de capture du dioxyde de carbone comme un cas d’usage de l’informatique quantique, je n’ai jamais compris quel était le rapport….

Microsoft Research propose sur son blog un article qui aide à mieux comprendre la chose 🙂 . L’auteur, Matthias Troyer, « Distinguished Scientist », y explique comment l’informatique quantique peut contribuer à la recherche d’un catalyseur du CO2.

Selon le Journal de la Société Chimique de France : « le terme de « catalyseur » a intégré le langage commun, où il désigne un individu, un événement ou une action déterminante, orientant les énergies vers un but qui n’aurait pas pu être atteint en son absence. Cette acception capture assez bien l’intuition scientifique de base : dès la fin du XVIIIe siècle, on connaît des situations où une faible quantité de substance « étrangère » à la réaction chimique lui permet pourtant de se faire mieux, plus rapidement, dans des conditions où autrement elle resterait « bloquée ». Aujourd’hui, on apprend aux étudiants que le catalyseur agit sans modifier la thermodynamique de réaction : il en accélère par contre la cinétique en offrant un chemin réactionnel privilégié, caractérisé par une énergie d’activation plus faible. »

Concernant la catalyse du CO2, il s’agit donc d’une opération qui en présence du catalyseur, va permettre d’opérer/accélérer une interaction entre CO2 et un autre composé chimique (ici l’hydrogène), transformant ainsi le CO2 en sous-produits chimiques (Methanol et H2O dans le cadre du projet décrit par Microsoft Research). La catalyse en général, du CO2 en particulier, n’est pas une idée nouvelle, par contre la possibilité de trouver de nouveaux catalyseurs, plus efficaces, utilisables en grand volume, à des couts raisonnables et qui puissent être utilisés partout, constituerait une avancée intéressante pour tenter de faire baisser le niveau de CO2 émis sur terre. Mais toute recherche pour identifier des catalyseurs (donc des composés chimiques) avec ces caractéristiques, nécessite de tester des milliers de combinaisons moléculaires, et imposerait de disposer pour ces simulations des capacités de calcul que les ordinateurs actuels n’offrent pas, même les plus puissants… Et voilà où l’informatique quantique peut apporter des gains en termes de performance exponentiels !

Dans le billet de blog de Microsoft Research, M.Troyer évoque le travail effectué pour développer un algorithme de simulation et d’analyse d’un processus de catalyse avec du Ruthenium en tant que catalyseur. Les recherches en termes d’informatique quantique progressent aujourd’hui de façon très significative, et ainsi M.Troyer indique que par rapport à des travaux proches qu’il a réalisé il y a 3 ans, l’algorithme développé aujourd’hui est 10 000 fois plus rapide, et nécessite 10 fois moins de ressources de calcul. Pour autant, énormément de choses restent à faire dans le domaine des ordinateurs quantiques pour disposer d’outils de simulation réellement opérationnels :

En fonction des hypothèses faites sur les futurs ordinateurs quantiques, nous estimons qu’il peut falloir entre un peu plus d’une journée et plusieurs années pour effectuer ces calculs (M.Troyer)

Pour en savoir plus, voir ici sur le blog de Microsoft Research.

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