太阳粒子事件对空间辐射防护的影响：OLTARIS 模拟与基于 QAOA 和 VQE 算法的量子优化材料选择

太空辐射是长期人类太空任务的重大挑战，包括银河宇宙射线、太阳粒子事件以及瓦尔森带中捕获粒子。这些高能辐射对宇航员造成严重的生物学效应，并会损坏航天器系统，使得有效防护至关重要。传统上，铝等被动防护材料已被使用，但其局限性——尤其是产生二次辐射—— necessitates 更好的替代方案。本研究评估了锂氢化物、聚乙烯、锂硼氢化物、硼铍氢化物和氨硼酸等防护材料在 GCR 和 SPE 环境下的性能，使用 NASA 开发的 OLTARIS 工具。针对 1989 年 10 月 SPE，研究了粒子通量和剂量分布。防护性能因环境而异。在 SPE 环境下，硼铍氢化物表现最佳，而锂氢化物在 GCR 环境下给出最低剂量。在 SPE 环境中，性能与氢含量相关。也研究了太阳调制对 GCR 剂量的影响。更高的调制会降低 GCR 的强度和剂量。高能太空辐射及其材料组合的复杂性带来了计算挑战。为此，我们将材料选择问题建模为二次无约束二进制优化问题，并使用变分量子本征求解器和量子近似优化算法求解。将 OLTARIS 数据映射到 Ising 模型，并应用这些量子-经典方法，有助于识别能最小化辐射剂量的防护方案。结果显示，OLTARIS 与量子优化在两种环境下结果一致。