Science

Os computadores quânticos podem resolver um antigo enigma no design de compósitos?

(foto: equipe QAIMS para o desafio de computação quântica da Airbus-BMW, ​​da esquerda para a direita: Matthias Möller, Boyang Chen, Arne Wulff, Swapan Madabhushi Venkata, Yinglu Tang, Sebastian Feld; fotógrafo: Sr. Quan Zheng).

Uma equipe de pesquisadores da TU Delft é a primeira no mundo a aplicar a computação quântica para resolver um antigo enigma no design de materiais compósitos reforçados com fibras: como determinar a sequência ótima de ângulos nos quais as camadas do material são compostas e empilhadas. Essa estratificação determina as propriedades mecânicas do material, essenciais para a aplicação de compósitos para aeronaves leves, pás de turbinas eólicas, carros ou mesmo baterias, etc. Equipe QAIMS passaram agora para as rodadas finais do Desafio de Computação Quântica Airbus-BMW, ​​onde apresentarão sua abordagem para “expandir os limites da tecnologia quântica para mobilidade”.

Computação quântica e o enigma da recuperação da sequência de empilhamento

Arne Wulff, candidato a PhD na equipe QAIMS (Quantum-enhanced Artificial Intelligence for sustainable Materials and Structural design in Aerospace), traz a computação quântica para o campo de compósitos. Junto com uma equipe de pesquisadores de duas faculdades da TU Delft (Matthew Steinberg, Sebastian Feld e Matthias Möller da Electrical Engineering, Mathematics & Computer Sciences, e Yinglu Tang e Boyang Chen da Aerospace Engineering), ele aplica a computação quântica especificamente ao chamado problema Stacking Sequence Retrieval (SSR).

O problema SSR é a tarefa de determinar a sequência ótima de ângulos de camadas em que as camadas em um laminado composto são empilhadas. Isso permite que os fabricantes realmente produzam o laminado com base no design.

Professor Associado em Estruturas e Materiais Aeroespaciais, Boyang Chen, é o líder da equipe QAIMS. Chen: -Atualmente, calculamos o SSR com computadores clássicos usando algoritmos de otimização como o algoritmo genético, essencialmente para selecionar a melhor solução de um conjunto de soluções potenciais progressivamente. A computação quântica nos dá a oportunidade de olhar para muitos mais ângulos e estados de combinações de empilhamento simultaneamente. Como na mecânica quântica – o gato de Schrödinger, onde o gato pode ser considerado vivo e morto ao mesmo tempo, as fibras podem ser consideradas apontando para vários ângulos ao mesmo tempo. – O próximo passo para a equipe é testar sua metodologia em computadores quânticos.

Ainda estamos nos estágios iniciais do projeto, mas estamos muito animados com suas perspectivas. Ele traz um ângulo novo para um problema antigo e tem muito potencial.

Formulários

A equipe QAIMS se concentra no problema SSR no design e otimização de laminados compostos reforçados com fibras tradicionais. Esses são materiais fortes e leves que podem ser usados ​​para estruturas de suporte de carga, como fuselagens e asas de aeronaves, pás de turbinas eólicas e chassis de automóveis. O peso reduzido de aeronaves e veículos automotivos economiza combustível e, portanto, emissões. Turbinas eólicas mais leves significam uma transição de energia mais eficiente do vento para a eletricidade. Resolver o enigma da Recuperação da Sequência de Empilhamento pode, portanto, contribuir para uma aviação e transporte mais sustentáveis ​​em geral, bem como uma geração de energia limpa mais eficiente. Mas há muitas outras aplicações. Chen: -Acreditamos que o impacto de nossa pesquisa se estende além das estruturas de suporte de carga. Ela pode ser aplicada a qualquer novo material em camadas onde a sequência de empilhamento de escolhas de design seja relevante. Pense nos materiais em camadas em baterias para a transição de energia.-

Concorrência

O potencial também foi identificado por empresas. A equipe QAIMS foi recentemente selecionada como finalista no Airbus-BMW Quantum Computing Challenge, uma competição com muitas equipes participantes da indústria e da universidade, que se concentra em tecnologias quânticas para aplicações industriais e mobilidade. A equipe participa como a única equipe universitária na categoria Golden Application (Pushing the boundaries of quantum tech for mobility). O vencedor será anunciado até o final do ano. Independentemente do resultado, a equipe continuará seu trabalho. Chen: -É ótimo trabalhar com uma equipe multi-faculdade para resolver esse velho quebra-cabeça de uma perspectiva totalmente nova.-

Source

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button