La quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmente quotidiennement sans aucun signe d’arrêt ou de ralentissement. Une trop grande partie de la civilisation dépend de la combustion de combustibles fossiles, et même si nous pouvons développer une source d’énergie de remplacement, une grande partie du mal a déjà été faite. Sans élimination, le dioxyde de carbone déjà présent dans l’atmosphère continuera de faire des ravages pendant des siècles.

La capture du carbone atmosphérique est un remède potentiel à ce problème. Il extrairait le dioxyde de carbone de l’air et le stockerait de façon permanente pour inverser les effets du changement climatique. Les technologies pratiques de capture du carbone en sont encore aux premiers stades de développement, les plus prometteuses impliquant une classe de composés appelés amines qui peuvent se lier chimiquement au dioxyde de carbone. L’efficacité est primordiale dans ces conceptions, et l’identification de composés même légèrement meilleurs pourrait conduire à la capture de milliards de tonnes de dioxyde de carbone supplémentaire.

Dans AVS Sciences quantiques, par AIP Publishing, des chercheurs du National Energy Technology Laboratory et de l’Université du Kentucky ont déployé un algorithme pour étudier les réactions des amines grâce à l’informatique quantique. L’algorithme peut être exécuté sur un ordinateur quantique existant pour trouver plus rapidement des composés amines utiles pour la capture du carbone.

« Nous ne sommes pas satisfaits des molécules d’amine actuelles que nous utilisons pour cela [carbon capture] « , a déclaré l’auteur Qing Shao. « Nous pouvons essayer de trouver une nouvelle molécule pour le faire, mais si nous voulons le tester en utilisant des ressources informatiques classiques, ce sera un calcul très coûteux. Notre espoir est de disposer d’un algorithme rapide capable de cribler des milliers de nouvelles molécules et structures. »

Tout algorithme informatique qui simule une réaction chimique doit tenir compte des interactions entre chaque paire d’atomes impliqués. Même une simple molécule à trois atomes comme le dioxyde de carbone se liant à l’amine la plus simple, l’ammoniac, qui a quatre atomes, entraîne des centaines d’interactions atomiques. Ce problème contrarie les ordinateurs traditionnels, mais c’est exactement le genre de question dans laquelle les ordinateurs quantiques excellent.

Cependant, les ordinateurs quantiques sont encore une technologie en développement et ne sont pas assez puissants pour gérer directement ce type de simulations. C’est là qu’intervient l’algorithme du groupe : il permet aux ordinateurs quantiques existants d’analyser des molécules plus grosses et des réactions plus complexes, ce qui est vital pour des applications pratiques dans des domaines comme la capture du carbone.

« Nous essayons d’utiliser la technologie informatique quantique actuelle pour résoudre un problème environnemental pratique », a déclaré l’auteur Yuhua Duan.