圣母大学的两名研究人员与韩国庆熙大学合作，最近利用量子计算开发了一种新型透明窗户涂层，能够阻挡太阳热量。在《ACS Energy Letters》上发表的研究结果中，圣母大学能源研究多里尼家族教授罗腾飞和博士后研究员Seongmin Kim合作设计了一种透明辐射冷却器（TRC）层，该层仅允许不提高室内温度的外部可见光通过，从而将建筑物的制冷成本降低高达三分之一。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%。
为了确定最佳的材料组合，该团队依靠机器学习和有前景的量子计算领域来寻找解决方案。尽管量子计算仍处于相对早期开发阶段，但由于其超越传统计算方法的巨大潜力，它提供了巨大的可能性。目前，即使是最先进的经典超级计算机也依赖于二进制状态——将信息表示为1和0——来进行所有计算，这意味着它们的能力是有限的。相比之下，量子计算可以将信息表示为1、0或两者的组合。这在理论上为科学家在众多领域提供了巨大的优势，例如自然科学模拟和核聚变研究。
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为了使罗腾飞和Kim的TRC设计正常工作，需要以精确的方式组装极其薄的材料层，以确保最佳的降温效果。在这种情况下，机器学习和量子计算联手，在极短的时间内测试模型，解析几乎所有可能的混合物和材料组合，以找到最佳的组合。
结果是，在玻璃基底上形成了1.2微米厚的二氧化硅、氧化铝和氧化钛层，然后用隐形眼镜中使用的相同聚合物进行涂层。这种新组合随后优于目前市面上其他降温玻璃涂层。“我认为量子计算策略与材料本身同等重要，”罗腾飞在圣母大学昨天发布的新闻稿中说道。“通过这种方法，我们能够找到同类产品中的最佳材料，设计出辐射冷却器，并实验证明其冷却效果。”
随着技术的进步，这种透明的降温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，因为世界正努力应对气候变化的最坏情况。
