Ein Forscherteam der Oak Ridge National Laboratory, der Cleveland Clinic und IBM hat erstmals neun molekulare Konfigurationen eines vielversprechenden Schmelzsalzmaterials für Fusionsreaktoren mit Quantencomputern simuliert. Die Berechnungen beziehen sich auf FLiBe, eine Salzverbindung aus Fluor, Lithium und Beryllium, die als Hauptkandidat für die Tritium-Brut in zukünftigen Tokamak-Anlagen gilt. Die Ergebnisse wurden auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht und markieren einen wegweisenden Schritt für die angewandte Quantenchemie. Die sichere Gewinnung von Tritium stellt eine der größten technischen Hürden für die kommerzielle Kernfusion dar. In fusionsbasierten Kraftwerken soll das seltene Brennstoffisotop durch den Beschuss von Schmelzsalzdecken mit Neutronen aus dem Fusionsplasma erzeugt werden. Die präzise Modellierung der Materialreaktionen unter extremen Bedingungen wie intensiver Neutronenstrahlung, hohen Temperaturen und starken Magnetfeldern übersteigt jedoch die Rechenkapazitäten klassischer Computer bei weitem. Um dieses Problem zu lösen, setzten die Wissenschaftler eine quanten-zentrierte Supercomputing-Strategie ein. Dabei arbeiteten Quantenprozessoren von IBM eng mit klassischen High-Performance-Ressourcen und künstlicher Intelligenz zusammen. Quantenspezifische Berechnungsschritte wurden auf den QPUs ausgeführt, während klassische Systeme die übrigen Modellierungsanteile übernahmen. Dieser hybride Ansatz ermöglichte die exakte Bestimmung der Elektronenstruktur von FLiBe sowie der Bindungsstärke und der molekularmechanischen Wechselwirkungen mit Tritium in neun unterschiedlichen Konfigurationen. Tom Beck von ORNL erklärte, dass die Initiative im Rahmen der Genesis-Mission des US-Energieministeriums startete, um nationale Forschungseinrichtungen, Universitäten und Industrieunternehmen zu bündeln. Die Methodik knüpft an frühe Erfolge der Cleveland Clinic an, wo dieselben quantenzentrierten Techniken bereits zur Simulation von Proteinketten mit über zwölftausend Atomen eingesetzt wurden. Jerry Chow, CTO für Quanten-zentriertes Supercomputing bei IBM, betonte, dass die Studie beweise, dass Quantencomputer nun als praxisrelevante Werkzeuge für materialwissenschaftliche Fragestellungen fungieren, die Chemiker und Ingenieure lange herausgefordert haben. Die Zusammenarbeit läuft weiter mit dem Ziel, die Latenz bei der Datenübertragung zwischen quanten- und klassischen Systemen zu verringern und die Skalierbarkeit der Simulationen zu erhöhen. Langfristig soll dieser Workflow direkt von der Fusionsforschung zur Entwicklung und Validierung neuer Brutmaterialien genutzt werden. Die Erkenntnisse unterstreichen die wachsende praktische Nutzbarkeit von Quantencomputing jenseits theoretischer Pionierleistungen und tragen maßgeblich dazu bei, die Brennstoffversorgung für künftige Fusionskraftwerke zu sichern.