Kvantecomputer kan løse et af fusionens store problemer

Fusion bliver ofte omtalt som energiens hellige gral. Men selv hvis reaktorerne virker, mangler der stadig et afgørende problem: brændstoffet. Nu mener forskere fra Oak Ridge National Laboratory, Cleveland Clinic og IBM, at de har taget et lille, men vigtigt skridt mod en løsning. Ved hjælp af en kombination af kvantecomputere og klassiske supercomputere har de beregnet, hvordan tritium binder sig i materialet FLiBe – en smeltet saltblanding af fluor, lithium og beryllium.

Det lyder tørt. Men det er vigtigt.

Tritium er en sjælden brintisotop, som de fleste kommende fusionskraftværker forventes at bruge som brændstof. Problemet er, at der findes meget lidt tritium naturligt. Derfor skal fremtidige reaktorer i praksis kunne producere deres eget tritium, mens de kører.

Her spiller FLiBe en mulig nøglerolle. Materialet kan bruges i såkaldte “blankets” omkring fusionsreaktoren, hvor tritium både kan dannes og udvindes. Men for at optimere processen skal forskerne forstå, hvad der sker helt nede på atomniveau.

Ikke strøm i stikkontakten endnu

Forskerholdet har regnet på ni forskellige molekylære konfigurationer af FLiBe – både med og uden tritium. Ifølge holdet er det første kendte eksempel på, at kvantecentreret supercomputing bruges til netop denne type fusionsmateriale.

“Kvantecomputere, som dem IBM bygger, og som styrkes af AI og exascale-computing, er vigtige værktøjer,” siger Tom Beck fra ORNL, der peger på, at teknologien kan accelerere udviklingen af materialer til fremtidige fusionsreaktorer.

Det er dog værd at slå koldt vand i blodet: Der er ikke tale om et gennembrud, der bringer kommerciel fusionsenergi lige om hjørnet. Studiet handler om beregninger af materialer – ikke om en fungerende reaktor eller produktion af energi.

Men det er netop den slags grundarbejde, fusionsteknologien er afhængig af. Hvis forskerne ikke kan forstå og styre tritiumproduktionen, bliver det svært at gøre fusionskraft til andet end dyre forsøgsanlæg. IBM fremhæver selv, at styrken ligger i samspillet mellem kvantecomputere, kunstig intelligens og klassiske computere.

“At kombinere kvantecomputere, AI og klassisk databehandling er afgørende for at løse nogle af samfundets mest grundlæggende videnskabelige udfordringer,” siger Jerry Chow, der er CTO for Quantum-Centric Supercomputing hos IBM.

Næste skridt bliver at gøre beregningerne større og hurtigere – blandt andet ved at mindske flaskehalsen mellem kvantecomputere og klassiske systemer.

Studiet er offentliggjort på arXiv, hvilket også betyder, at resultaterne bør læses med den sædvanlige akademiske forsigtighed. Men hvis metoden holder, kan kvantecomputere få en konkret rolle i jagten på praktisk fusionsenergi.

Kvantecomputer kan løse et af fusionens store problemer