Parlemu di i prerequisiti è furnisce l'opinioni di l'esperti.
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Perchè l'heliu hè necessariu in i computer quantistici?
Prima di passà à a storia di a situazione di carenza di l'heliu, parlemu perchè l'urdinatori quantistici necessitanu l'heliu in u primu locu.
E macchine quantistiche operanu nantu à i qubits. Iddi, à u cuntrariu di i pezzi classici, ponu esse in i stati 0 è 1 à u stessu tempu - in una superposizione. In un sistema di computing, u fenomenu di parallelismu quantum si trova quandu l'operazioni sò realizate simultaneamente cù cero è unu. Questa funzione permette à e macchine basate in qubit di risolve parechji prublemi più veloce di l'urdinatori classici, cum'è a simulazione di reazzione moleculare è chimica.
Ma ci hè un prublema: i qubits sò oggetti fragili è ponu mantene a superposizione solu per uni pochi nanosecondi. Hè disturbatu ancu da una ligera fluttuazione di a temperatura; u cusì chjamatu . Per evitari a distruzzione di qubit, i computer quantistici à bassu temperature - 10 mK (-273,14 ° C). Per ottene temperature vicinu à u zero assolutu, l'imprese utilizanu l'heliu liquidu, o più precisamente, un isotopo , chì ùn dura micca in tali cundizioni estremi.
Chì ghjè u prublema
In un futuru vicinu, l'industria di l'IT pò affruntà una carenza d'helium-3 per u sviluppu di l'informatica quantistica. Nant'à a Terra, sta sustanza hè praticamente mai truvata in a so forma naturali - u so vulume hè in l'atmosfera di u pianeta (1,37 ppm relative à l'helium-4). Helium-3 hè un pruduttu di decadenza di tritium, a produzzione di quale (l'ultimu reactore nucleare d'acqua pesante hè statu chjusu in l'USA). Dopu, u tritium hà cuminciatu à esse estratti da i cumpunenti di l'armi nucleari decommissioned, ma Sicondu u Serviziu di Ricerca di u Cungressu di i Stati Uniti, sta iniziativa ùn hà micca aumentatu significativamente u stockpile di a sustanza strategica. A Russia è i Stati Uniti anu qualchì riserva, ma .
A situazione hè aggravata da u fattu chì una parte abbastanza significativa di l'helium-3 hè spesa in a produzzione di scanners di neutroni utilizati à i punti di cuntrollu di cunfini per circà materiali radiuattivi. U scanner di neutroni hè statu un strumentu obligatoriu in tutti l'uffizii doganali americani dapoi u 2000. A causa di una quantità di sti fattori, l'offerta di l'helium-3 in i Stati Uniti hè digià cuntrullata da l'agenzii di u guvernu chì emettenu quotes à l'urganisazione publica è privata, è l'esperti in TI preoccupanu chì prestu ùn ci sarà micca abbastanza Helium-3 per tutti.
Quantu hè male ?
Hè cresce chì una carenza d'helium-3 avarà un impattu negativu nantu à i sviluppi quantum. Blake Johnson, vicepresidentu di u fabricatore di computer quantisticu Rigetti Computing, in una entrevista cù MIT Tech Review chì u refrigerante hè incredibilmente difficiuli di ottene. I prublemi sò aggravati da u so costu altu - custa $ 40 per riempie una unità di refrigerazione.
Ma i rapprisentanti di D-Wave, un altru startup quantum, ùn sò micca d'accordu cù l'opinione di Blake. By Vice President di l'urganisazione, a pruduzzione di un computer quantum richiede solu una piccula quantità d'helium-3, chì pò esse chjamatu insignificante cumparatu cù u voluminu tutale dispunibule di a sustanza. Per quessa, a carenza di refrigerant serà invisibule à l'industria quantistica.
In più, altri metudi per l'estrazione di l'helium-3 chì ùn implicanu micca tritium sò sviluppati oghje. Unu di elli hè l'estrazione di l'isotopo da u gasu naturale. Prima, hè sottumessu à una cundensazione prufonda à bassa temperatura, è poi passa per i prucessi di separazione è di rettificazione (separazione di impurità di gas). Nanzu, stu approcciu era cunzidiratu ecunomicamenti micca fattibile, ma cù u sviluppu di a tecnulugia a situazione hà cambiatu. L'annu passatu nantu à i so piani di cumincià à pruduce l'helium-3 .
Una quantità di paesi facenu piani per minà l'helium-3 nantu à a Luna. U so stratu di superficia cuntene finu à (Table 2) di sta sustanza. I scientisti stimanu chì a risorsa durà cinque mila anni. A NASA hà digià cuminciatu à creà chì riciclà à l'helium-3. U sviluppu di l'infrastruttura currispundente terrestre è lunare hè realizatu и . Ma ùn serà micca pussibule di implementà in pratica finu à u 2030.
Un altru modu per prevene una carenza d'helium-3 hè di truvà un sustitutu per questu in a produzzione di scanners di neutroni. Per via, ella in 2018 - hè diventatu cristalli di sulfuru di zincu è fluoru di lithium-6. Permettenu di registrà materiali radiuattivi cù una precisione chì supera u 90%.
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Altri prublemi "quantum".
In più di a carenza di l'heliu, ci sò altre difficultà chì impediscenu u sviluppu di l'informatica quantistica. U primu hè a mancanza di cumpunenti hardware. Ci sò ancu pochi grandi imprese in u mondu chì sviluppanu u "riempimentu" per e macchine quantistiche. A volte l'imprese anu da aspittà finu à chì u sistema di raffreddamentu hè fabricatu, .
Un numeru di paesi cercanu di risolve u prublema per mezu di prugrammi di guvernu. Tali iniziative sò digià lanciate in i Stati Uniti è in Europa. Per esempiu, pocu tempu in l'Olanda, cù u sustegnu di u Ministeru di l'Ecunumia, i Circuiti di Delft cuminciaru à operare. Produce cumpunenti per sistemi di computazione quantistica.
Una altra difficultà hè a mancanza di specialisti. A dumanda per elli hè crescente, ma truvà elli ùn hè micca cusì faciule. By NYT, ùn ci sò micca più di mille "ingegneri quantistici" sperimentati in u mondu. L'università tecniche di punta risolve u prublema. Per esempiu, à MIT digià i primi prugrammi per a furmazione di specialisti in u travagliu cù macchine quantum. Sviluppu di prugrammi accademichi pertinenti è in l'Initiative Quantum National Americana.
In generale, l'esperti di l'informatica sò cunvinti chì i prublemi chì affruntà i creatori di l'informatica quantistica sò cumpletamente superable. È in u futuru pudemu aspittà novi innovazioni tecnologiche in questa zona.
Ciò chì scrivemu in u primu blog nantu à l'impresa IaaS:
Source: www.habr.com