Dos investigadores de la Universidad de Notre Dame, en colaboración con la Universidad Kyung Hee de Corea del Sur, utilizaron recientemente la computación cuántica para ayudar a desarrollar un nuevo revestimiento transparente para ventanas capaz de bloquear el calor solar. En hallazgos publicados en Niveles de energía ACS, Luo Tengfei, Dorini Family Professor of Energy Studies de Notre Dame y el asociado postdoctoral, Seongmin Kim, trabajaron juntos para diseñar su capa de enfriador radiativo transparente (TRC), que solo permite la luz visible externa que no eleva la temperatura interior, lo que reduce los costos de enfriamiento de los edificios. hasta en un tercio de las tasas actuales. De acuerdo con la Agencia Internacional de Energía
Para determinar la mejor configuración absoluta de materiales, el equipo se basó en el aprendizaje automático y el campo prometedor de la computación cuántica para encontrar una solución. Aunque se encuentra en sus fases relativamente tempranas de desarrollo, la computación cuántica ofrece un inmenso potencial debido a su capacidad para superar con creces los métodos informáticos tradicionales. Actualmente, incluso las supercomputadoras clásicas más avanzadas se basan en un estado binario, que representa la información como 1 y 0, para hacer todos sus cálculos, lo que significa que hay límites para lo que pueden y no pueden lograr. La computación cuántica, por el contrario, puede representar información como 1, 0 o incluso una combinación de los dos. Esto hipotéticamente les da a los científicos una gran ventaja en numerosos campos, como simulaciones de ciencias naturales
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Para que el diseño TRC de Luo y Kim funcionara correctamente, era necesario compilar capas increíblemente delgadas de materiales de manera exacta para garantizar una reducción óptima del calor. En este caso, el aprendizaje automático y la computación cuántica se unieron para probar modelos en fracciones de segundo, analizando prácticamente todas las mezclas y combinaciones de materiales posibles para encontrar la mejor.
El resultado es una capa de sílice, alúmina y óxido de titanio de 1,2 micras de espesor sobre una base de vidrio que luego se recubre con el mismo polímero que se usa en las lentes de contacto. Posteriormente, la nueva combinación superó a todos los demás revestimientos de vidrio de reducción de calor actualmente disponibles. “Creo que la estrategia de computación cuántica es tan importante como el material en sí”, dijo Luo. en un comunicado de prensa de la Universidad de Notre Dame ayer. “Con este enfoque, pudimos encontrar el mejor material de su clase, diseñar un enfriador radiativo y probar experimentalmente su efecto de enfriamiento”.
A medida que avanzan los avances, este tipo de capas transparentes reductoras de calor se pueden aplicar cada vez más a ventanas y estructuras de vidrio para ayudar a reducir drásticamente las emisiones de energía a medida que el mundo se apresura a evitar los peores futuros potenciales del cambio climático.