Biz ilkin şərtlər haqqında danışırıq və ekspert rəylərini təqdim edirik.
/ Şəkil CC BY-ND
Niyə kvant kompüterlərində helium lazımdır?
Helium çatışmazlığı vəziyyətinin hekayəsinə keçməzdən əvvəl, kvant kompüterlərinin ilk növbədə heliuma niyə ehtiyac duyduğundan danışaq.
Kvant maşınları kubitlər üzərində işləyir. Onlar, klassik bitlərdən fərqli olaraq, eyni zamanda 0 və 1 vəziyyətlərində ola bilər - superpozisiyada. Hesablama sistemində kvant paralelliyi hadisəsi əməliyyatlar sıfır və bir ilə eyni vaxtda yerinə yetirildikdə baş verir. Bu xüsusiyyət qubit əsaslı maşınlara molekulyar və kimyəvi reaksiyaların simulyasiyası kimi klassik kompüterlərdən daha sürətli bəzi problemləri həll etməyə imkan verir.
Ancaq bir problem var: qubitlər kövrək obyektlərdir və onlar superpozisiyanı yalnız bir neçə nanosaniyə saxlaya bilirlər. Hətta cüzi bir temperatur dalğalanması ilə pozulur; sözdə . Qubitlərin məhv edilməsinin qarşısını almaq üçün kvant kompüterləri aşağı temperaturda - 10 mK (-273,14 ° C). Mütləq sıfıra yaxın temperatura nail olmaq üçün şirkətlər maye heliumdan, daha dəqiq desək, izotopdan istifadə edirlər. , belə ekstremal şəraitdə sərtləşməyən.
Problem nədir
Yaxın gələcəkdə İT sənayesi kvant kompüterlərinin inkişafı üçün helium-3 çatışmazlığı ilə üzləşə bilər. Yer üzündə bu maddə praktiki olaraq heç vaxt təbii formada tapılmır - onun həcmi planetin atmosferindədir (Helium-1,37-ə nisbətən 4 ppm). Helium-3 tritiumun çürümə məhsuludur, onun istehsalı (ABŞ-da sonuncu ağır su nüvə reaktoru bağlanıb). Daha sonra, istifadədən çıxarılan nüvə silahlarının komponentlərindən tritium hasil edilməyə başlandı, lakin ABŞ Konqresinin Tədqiqat Xidmətinin məlumatına görə, bu təşəbbüs strateji maddənin ehtiyatını əhəmiyyətli dərəcədə artırmayıb. Rusiya və ABŞ-ın müəyyən ehtiyatları var, amma .
Helium-3-ün kifayət qədər əhəmiyyətli hissəsinin radioaktiv materialların axtarışı üçün sərhəd-keçid məntəqələrində istifadə olunan neytron skanerlərinin istehsalına sərf olunması vəziyyəti daha da ağırlaşdırır. Neytron skaneri 2000-ci ildən bəri ABŞ-ın bütün gömrük idarələrində məcburi alətdir. Bir sıra bu amillərə görə ABŞ-da helium-3-ün tədarükü artıq dövlət və özəl təşkilatlara kvota verən dövlət qurumları tərəfindən idarə olunur və İT mütəxəssisləri tezliklə hər kəs üçün kifayət qədər helium-3-ün çatmayacağından narahatdırlar.
Nə qədər pisdir
Helium-3 çatışmazlığının kvant inkişaflarına mənfi təsir edəcəyi güman edilir. Kvant kompüter istehsalçısı Rigetti Computing-in vitse-prezidenti Bleyk Conson MIT Tech Review-ə müsahibəsində o soyuducu almaq olduqca çətindir. Problemlər onun yüksək qiyməti ilə daha da ağırlaşır - bir soyuducu qurğunun doldurulması 40 dollara başa gəlir.
Lakin başqa bir kvant startapı olan D-Wave-in nümayəndələri Bleykin fikirləri ilə razılaşmırlar. By Təşkilatın vitse-prezidenti, bir kvant kompüterinin istehsalı üçün yalnız kiçik miqdarda helium-3 tələb olunur ki, bu da maddənin ümumi mövcud həcmi ilə müqayisədə əhəmiyyətsiz adlandırıla bilər. Buna görə də, soyuducu çatışmazlığı kvant sənayesi üçün görünməz olacaqdır.
Üstəlik, bu gün helium-3 hasilatı üçün tritium ehtiva etməyən digər üsullar hazırlanır. Bunlardan biri də təbii qazdan izotopun çıxarılmasıdır. Birincisi, aşağı temperaturda dərin kondensasiyaya məruz qalır, sonra ayrılması və rektifikasiyası (qaz çirklərinin ayrılması) proseslərindən keçir. Əvvəllər bu yanaşma iqtisadi cəhətdən qeyri-mümkün hesab edilirdi, lakin texnologiyanın inkişafı ilə vəziyyət dəyişdi. Keçən il helium-3 istehsalına başlamaq planları haqqında .
Bir sıra ölkələr Ayda helium-3 qazmağı planlaşdırır. Onun səth təbəqəsi qədər ehtiva edir (Cədvəl 2) bu maddənin. Alimlər resursun beş min il davam edəcəyini təxmin edirlər. NASA artıq yaratmağa başlayıb bu təkrar emal heliuma-3. Müvafiq yerüstü və ay infrastrukturunun inkişafı həyata keçirilir и . Amma 2030-cu ilə qədər bunu praktikada həyata keçirmək mümkün olmayacaq.
Helium-3 çatışmazlığının qarşısını almağın başqa bir yolu, neytron skanerlərinin istehsalında onun əvəzedicisini tapmaqdır. Yeri gəlmişkən, onun 2018-ci ildə - sink sulfid və litium-6 flüoridin kristallarına çevrildi. Onlar radioaktiv materialları 90%-dən çox dəqiqliklə qeydə almağa imkan verir.
/ Şəkil CC BY-ND
Digər "kvant" problemləri
Helium çatışmazlığından başqa, kvant kompüterlərinin inkişafına mane olan başqa çətinliklər də var. Birincisi, aparat komponentlərinin olmamasıdır. Dünyada hələ də kvant maşınları üçün "doldurma" hazırlayan bir neçə böyük müəssisə var. Bəzən şirkətlər soyutma sistemi istehsal olunana qədər gözləməli olurlar. .
Bir sıra ölkələr dövlət proqramları vasitəsilə problemi həll etməyə çalışır. Artıq ABŞ və Avropada belə təşəbbüslərə start verilib. Məsələn, bu yaxınlarda Hollandiyada İqtisadiyyat Nazirliyinin dəstəyi ilə Delft Circuits fəaliyyətə başladı. O, kvant hesablama sistemləri üçün komponentlər istehsal edir.
Digər çətinlik mütəxəssislərin olmamasıdır. Onlara tələbat artır, lakin onları tapmaq o qədər də asan deyil. By NYT, dünyada mindən çox təcrübəli “kvant mühəndisi” yoxdur. Aparıcı texniki universitetlər problemi həll edir. Məsələn, artıq MIT-də kvant maşınları ilə işləmək üzrə mütəxəssislərin hazırlanması üçün ilk proqramlar. Müvafiq akademik proqramların hazırlanması və Amerika Milli Kvant Təşəbbüsündə.
Ümumiyyətlə, İT mütəxəssisləri əmindirlər ki, kvant kompüterlərinin yaradıcılarının üzləşdiyi problemlər tamamilə aradan qaldırıla bilər. Gələcəkdə isə bu sahədə yeni texnoloji nailiyyətlər gözləmək olar.
IaaS müəssisəsi haqqında ilk bloqda nələr yazırıq:
Mənbə: www.habr.com