Forskere burger kvantecomputer til at udvikle energivenligt glas

Ved hjælp af kvantecomputere og maskinlæring er det lykkedes forskere fra The University of Notre Dame du Lac at udvikle en belægning til vindueglas, der reducerer energiomkostningerne markant.

Resultaterne af forskningen er blevet udgivet i det videnskabelige tidsskrift ACS Energy Levels.

Læs også: Fremtidens teknologi vil ændre vores liv – her er alle de nye teknologier under udvikling

Reducerer energiomkostninger med en tredjedel

Tengfei Luo, der er professor i energi, og Seongmin Kim, der er postdoc-medarbejder, ved Notre Dame har sammen udviklet en gennemsigtig belægning til glas, som kun lader eksternt synligt lys, som ikke får indendørstemperaturen til at stige, trænge igennem glasset.

Ved at blokere for forskellige bølgelængder undgår man, at solens stråling opvarmer bygninger mere end højst nødvendigt. Dermed opnås der markante besparelser på brugen af aircondition – faktisk reduceres energiomkostningerne med op til en tredjedel, lyder det. I forhold til almindeligt glas er den årlige besparelse op til 86,3 megajoule per kvadratmeter.

Aircondition og elektriske blæsere udgør ifølge Det Internationale Energiagentur 20 procent af de globale energiomkostninger i bygninger svarende til omkring 10 procent af al elektricitet, som vi mennesker forbruger. Dermed kan den nyudviklede glasbelægning have enorm klimamæssig gevinst.

Læs også: Greentech: Disse grønne teknologier skal løse klimaproblemerne

Kvantecomputer og maskinlæring fandt den bedste opskrift

Det har dog krævet et større arbejde at finde frem til lige netop den glasbelægning, som de to forskere har udviklet. Forskerne har nemlig gjort brug af både en kvantecomputer og maskinlæring for at finde den bedste kombination af ekstremt tynde lag af forskellige materialer, som har den bedste virkning.

Traditionelle computere og supercomputere anvender binære tilstande – hvor information (bits) repræsenteres af 1- eller 0-taller – hvilket sætter en begrænsning for, hvor komplekse og hurtige beregninger systemerne kan foretage. I kvantecomputere kan information (kvantebits) repræsenteres af enten 1, 0 eller en kombination af begge, og det giver muligheder for at foretage markant hurtigere beregninger – noget som giver store fordele til at lave blandt andet naturvidenskabelige simuleringer.

Hver testmodel blev testet i løbet af blot et splitsekund, hvorved forskerne formåede at teste praktisk talt alle mulige kombinationer af materialer for at finde den kombination, der har de bedste egenskaber.

Det viste sig at være et 1,2 mikrometer tyndt lag bestående af silika, aluminiumoxid og titandioxid oven på et lag glas, som derefter belægges med et lag af polymer.

”Jeg tror, at kvantecomputerstrategien er lige så vigtig som selve materialet. Ved hjælp af denne tilgang kunne vi finde det bedste materiale i sin klasse, designe en radiativ køler og bevise dens køleeffekt i eksperimenter,” siger Tengfei Luo.

Læs også: Nyheder om fremtidens teknologi