С помощью квантовой физики и машинного обучения исследователи из лаборатории MÖNSTER разработали прозрачное оконное покрытие, которое пропускает видимый свет, но блокирует тепловыделяющие ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Покрытие снижает температуру в помещении и позволяет меньше пользоваться кондиционером или вентилятором.
В жаркие дни до 87% тепла попадает в дома через окна. Ультрафиолетовое излучение от солнечного света проходит легко через стекло, нагревая помещение и увеличивая вероятность того, что придется включить кондиционер или закрыть шторы.
Ученые из лаборатории MÖNSTER Университета Нотр-Дам разработали покрытие для окон, которое блокирует ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, вызывающее нагрев, и в то же время пропускает видимый свет.
В 2022 году исследователи изготовили покрытие с использованием планарных многослойных фотонных структур. Эти уложенные друг на друга ультратонкие слои обладают различными показателями преломления, что позволяет избирательно пропускать или отражать свет в зависимости от длины волны. Однако, эффективность покрытия менялось в зависимости от угла, под которым солнечный свет попадал на окно.
Ученые вознамерились усовершенствовать свою технологию. Вместо того чтобы решать эту проблему методом проб и ошибок, исследователи использовали модель машинного обучения с помощью квантовых вычислений. В частности, они использовали активное машинное обучение для поиска оптимальных комбинаций элементов.
Квантовый подход к активному обучению позволил исследователям оптимизировать конфигурацию PML-структур. Как результат, ученые изготовили прозрачное покрытие, которое избирательно пропускало и отражало свет в широком диапазоне углов.
Окно с таким покрытием продемонстрировало превосходные характеристики по сравнению с обычным стеклом, снизив температуру на 5,4°C – 7,2°C.
По мнению ученых, использование инновационного покрытия позволит сэкономить колоссальное количество электроэнергии, которое тратится на кондиционирование помещений в городах, расположенных в жарком климате.
