科学家利用量子计算制造玻璃，将空调需求减少三分之一

美国圣母大学的两名研究人员最近与韩国庆熙大学合作，利用量子计算开发出一种能够阻挡太阳热量的新型透明窗户涂层。在《ACS Energy Levels》上发表的研究成果中，圣母大学 Dorini Family 能源研究教授 Tengfei Luo 和博士后研究员 Seongmin Kim 合作设计出透明辐射冷却器 (TRC) 层，该层只允许外部可见光进入，而不会升高室内温度，从而将建筑物的制冷成本降低多达当前水平的三分之一。根据国际能源署的数据，空调和电风扇占全球建筑物能源成本的 20%——约占人类电力消耗的 10%。

为了确定绝对最佳的材料配置，该团队依靠机器学习和前景光明的量子计算领域来寻找解决方案。尽管量子计算还处于相对早期的发展阶段，但它具有巨大的潜力，因为它能够远远超越传统的计算方法。目前，即使是最先进的传统超级计算机也依赖二进制状态（将信息表示为 1 和 0）来进行所有计算，这意味着它们能实现和不能实现的功能是有限的。相比之下，量子计算可以将信息表示为 1、0 或两者的组合。理论上，这为科学家在自然科学模拟和核聚变研究等众多领域带来了巨大优势。

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为了使 Luo 和 Kim 的 TRC 设计正常工作，需要以精确的方式编译极薄的材料层，以确保最佳的散热效果。在这种情况下，机器学习和量子计算联手在几分之一秒内测试模型，分析几乎所有可能的混合物和材料组合以找到最佳组合。

最终，在玻璃基体上形成了一层厚度为 1.2 微米的二氧化硅、氧化铝和氧化钛层，然后涂上与隐形眼镜相同的聚合物。这种新组合随后胜过目前可用的其他减热玻璃涂层。罗在昨天的圣母大学新闻稿中表示：“我认为量子计算策略与材料本身一样重要。通过这种方法，我们能够找到同类最佳的材料，设计出一种辐射冷却器，并通过实验证明其冷却效果。”

随着技术的进步，这些透明的隔热层可以越来越多地应用于窗户和玻璃结构，以帮助大幅降低能源排放，因为世界正在竞相避免气候变化最糟糕的未来。