Квантовые вычисления решат проблему ядерных отходов

Российские специалисты, используя технологии квантовых вычислений, впервые в мире нашли решение важной задачи, стоящей перед атомной отраслью и связанной с нахождением оптимального распределения отработавшего ядерного топлива по контейнерам для последующего безопасного хранения. Ранее официальное издание атомной отрасли РФ газета «Страна Росатом» привела слова генерального директора госкорпорации Алексея Лихачева, который рассказал о создании в РФ квантового алгоритма, позволяющего решить эту задачу.

«Квантовый алгоритм разработан коллективом Российского квантового центра (РКЦ, входит в Национальную квантовую лабораторию, созданную по инициативе "Росатома") и проекта "КуБорд". Задача была выбрана по двум критериям: она актуальна для атомной отрасли и соответствует тому классу задач, для которых квантовый компьютер может быть полезен», — отметил представитель пресс-службы цифрового блока «Росатома».

Сложность задач оптимизации заключается в быстро растущем количестве возможных решений при увеличении размерности задачи. При этом решенная задача важна для атомной отрасли с точки зрения существующих требований. Командой РКЦ и проекта «КуБорд» был разработан программный пакет для решения оптимизационных задач с использованием квантовых компьютеров.

«Оптимизационные задачи крайне востребованы индустрией, так как поиск более эффективных решений задач может позволить получить значительный экономический эффект. В атомной отрасли задачи такого класса возникают на различных технологических уровнях, например, при обслуживании реакторов, моделировании процессов и обработке данных», — пояснили в пресс-службе цифрового блока.

Разработанный РКЦ и «КуБорд» программный пакет позволяет решать оптимизационные задачи общего назначения. Одной из конкретных прикладных задач атомной отрасли, которая была решена с помощью этого пакета, является задача распределения отработавшего топлива по контейнерам хранения. Ограничениями в такой задаче являются, с одной стороны, экономия в части количества контейнеров, с другой стороны, существенную роль играют экологические стандарты, которые ограничивают максимальную тепловую мощность отработанного топлива в данном контейнере. При увеличении размерности задачи, то есть количества отработавших топливных элементов и контейнеров, количество возможных вариантов размещения начинает быстро расти, что значительно усложняет поиск оптимальной конфигурации.

Квантовые компьютеры могут обеспечивать ускорение при решении оптимизационных задач, что делает их эффективным инструментом для индустриальных приложений. Разработанный алгоритм в данный момент запускается на тестовых данных, что позволяет верифицировать корректность работы. С увеличением мощности квантовых компьютеров в решении данной задачи ожидается ускорение по сравнению с классическими методами.

Приложения квантовых вычислений в атомной отрасли начинают активно изучаться, однако данный результат является первой в мире демонстрацией решения задачи безопасного хранения отработавшего ядерного топлива с помощью квантовых компьютеров.

Источник