{"id":33972,"date":"2019-10-31T21:55:41","date_gmt":"2019-10-31T18:55:41","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu\/"},"modified":"2019-10-31T21:55:41","modified_gmt":"2019-10-31T18:55:41","slug":"nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/cs\/blog\/administrirovanie\/nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu","title":{"rendered":"Nedostatek helia m\u016f\u017ee zpomalit rozvoj kvantov\u00fdch po\u010d\u00edta\u010d\u016f \u2014 diskutujeme situaci","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Hovo\u0159\u00edme o p\u0159edpokladech a p\u0159in\u00e1\u0161\u00edme n\u00e1zory odborn\u00edk\u016f.<\/h5>\n

\n\"Nedostatek<\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e IBM Research<\/a><\/noindex> CC BY-ND<\/i><\/p>\n

Pro\u010d je helium pot\u0159eba v kvantov\u00fdch po\u010d\u00edta\u010d\u00edch<\/h2>\n

\nNe\u017e p\u0159ejdeme k popisu situace s nedostatkem helia, probereme, pro\u010d kvantov\u00e9 po\u010d\u00edta\u010de helium v\u016fbec pot\u0159ebuj\u00ed.<\/p>\n

Kvantov\u00e9 stroje pracuj\u00ed s qubity. Ty, na rozd\u00edl od klasick\u00fdch bit\u016f, mohou existovat ve st\u00e1tech 0 a 1 sou\u010dasn\u011b \u2014 v superpozici. V po\u010d\u00edta\u010dov\u00e9m syst\u00e9mu vznik\u00e1 jev kvantov\u00e9ho paralelismu, kdy se operace prov\u00e1d\u011bj\u00ed sou\u010dasn\u011b s nulou a jedni\u010dkou. Tato vlastnost umo\u017e\u0148uje stroj\u016fm na b\u00e1zi qubit\u016f \u0159e\u0161it n\u011bkter\u00e9 \u00fakoly rychleji ne\u017e klasick\u00e9 po\u010d\u00edta\u010de \u2014 nap\u0159\u00edklad modelovat molekul\u00e1rn\u00ed a chemick\u00e9 reakce.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Ale zde je probl\u00e9m: qubity jsou k\u0159ehk\u00e9 objekty a superpozici mohou udr\u017eovat jen n\u011bkolik nanosekund. Tu naru\u0161uje i mal\u00e1 zm\u011bna teploty, doch\u00e1z\u00ed k takzvan\u00e9\u00a0dekohereci<\/a><\/noindex>. Aby se p\u0159ede\u0161lo zni\u010den\u00ed qubit\u016f, kvantov\u00e9 po\u010d\u00edta\u010de mus\u00ed pracovat<\/a><\/noindex> v podm\u00ednk\u00e1ch n\u00edzk\u00fdch teplot \u2014 10 mK (\u2013273,14\u00b0C). K dosa\u017een\u00ed teplot bl\u00edzk\u00fdch absolutn\u00ed nule firmy pou\u017e\u00edvaj\u00ed kapaln\u00e9 helium, specificky izotop helium-3<\/a><\/noindex>, kter\u00fd v tak extr\u00e9mn\u00edch podm\u00ednk\u00e1ch nezatuhne.<\/p>\n

Jak\u00fd je probl\u00e9m<\/h2>\n

\nV bl\u00edzk\u00e9 budoucnosti se IT pr\u016fmysl m\u016f\u017ee setkat s nedostatkem helia-3 pro v\u00fdvoj kvantov\u00fdch po\u010d\u00edta\u010d\u016f. Na Zemi se tato l\u00e1tka v p\u0159irozen\u00e9 podob\u011b prakticky nevyskytuje \u2014 jej\u00ed objem v atmosf\u00e9\u0159e planety \u010din\u00ed jen 0,000137%<\/a><\/noindex> (1,37 \u010d\u00e1st\u00ed na milion v porovn\u00e1n\u00ed s heliem-4). Helium-3 je produktem rozkladu tritia, jeho\u017e v\u00fdroba byla zastavena v roce 1988<\/noindex> (v USA byl uzav\u0159en posledn\u00ed t\u011b\u017ekovodn\u00ed jadern\u00fd reaktor). Po tritiu za\u010dali z\u00edsk\u00e1vat z komponent\u016f vy\u0159azen\u00fdch jadern\u00fdch zbran\u00ed, ale podle informac\u00ed<\/a><\/noindex> V\u00fdzkumn\u00e9 slu\u017eby Kongresu USA, tato iniciativa nezv\u00fd\u0161ila z\u00e1soby strategick\u00e9 l\u00e1tky v\u00fdznamn\u011b. Rusko a USA maj\u00ed n\u011bkter\u00e9 jeho z\u00e1soby, ale ty se bl\u00ed\u017e\u00ed ke konci<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Situaci zhor\u0161uje fakt, \u017ee zna\u010dn\u00e1 \u010d\u00e1st h\u00e9lia-3 jde na v\u00fdrobu neutronov\u00fdch skener\u016f, kter\u00e9 se pou\u017e\u00edvaj\u00ed na hrani\u010dn\u00edch bodech k hled\u00e1n\u00ed radioaktivn\u00edch materi\u00e1l\u016f. Neutronov\u00fd skener je od roku 2000 povinn\u00fdm n\u00e1strojem na v\u0161ech americk\u00fdch celn\u00edch \u00fa\u0159adech. V d\u016fsledku \u0159ady faktor\u016f jsou v USA dod\u00e1vky h\u00e9lia-3 ji\u017e kontrolov\u00e1ny vl\u00e1dn\u00edmi org\u00e1ny, kter\u00e9 p\u0159id\u011bluj\u00ed kv\u00f3ty st\u00e1tn\u00edm a soukrom\u00fdm organizac\u00edm, a IT odborn\u00edci se ob\u00e1vaj\u00ed, \u017ee brzy bude h\u00e9lia-3 nedostatek pro v\u0161echny z\u00e1jemce.<\/p>\n

Jak \u0161patn\u00e9 to je<\/h2>\n

\nExistuje n\u00e1zor, \u017ee nedostatek h\u00e9lia-3 bude m\u00edt negativn\u00ed dopad na kvantov\u00fd v\u00fdzkum. Blake Johnson, viceprezident v\u00fdrobce kvantov\u00fdch po\u010d\u00edta\u010d\u016f Rigetti Computing, v rozhovoru pro MIT Tech Review \u0159ekl<\/a><\/noindex>, uvedl, \u017ee chladivo je nesm\u00edrn\u011b obt\u00ed\u017en\u00e9 z\u00edskat. Probl\u00e9my zhor\u0161uje jeho vysok\u00e1 cena \u2014 na napln\u011bn\u00ed jednoho chladic\u00edho za\u0159\u00edzen\u00ed je pot\u0159eba 40 tis\u00edc dolar\u016f.<\/p>\n

Ale p\u0159edstavitel\u00e9 D-Wave, dal\u0161\u00edho kvantov\u00e9ho startupu, nesouhlas\u00ed s n\u00e1zorem Blakea. Podle slov<\/a><\/noindex> viceprezidenta organizace se na v\u00fdrobu jednoho kvantov\u00e9ho po\u010d\u00edta\u010de pou\u017e\u00edv\u00e1 pouze mal\u00e9 mno\u017estv\u00ed h\u00e9lia-3, kter\u00e9 lze pova\u017eovat za nez\u00e1va\u017en\u00e9 ve srovn\u00e1n\u00ed s celkov\u00fdm dostupn\u00fdm objemem t\u00e9to l\u00e1tky. Proto bude nedostatek chladiva pro kvantov\u00fd pr\u016fmysl neviditeln\u00fd.<\/p>\n

Nav\u00edc se dnes zpracov\u00e1vaj\u00ed dal\u0161\u00ed metody t\u011b\u017eby h\u00e9lia-3, kter\u00e9 nejsou spojeny s tritium. Jedna z nich je t\u011b\u017eba izotopu z p\u0159\u00edrodn\u00edho plynu. Nejprve proch\u00e1z\u00ed hlubokou kondenzac\u00ed p\u0159i sn\u00ed\u017een\u00fdch teplot\u00e1ch a pot\u00e9 proch\u00e1z\u00ed procesy separace a rektifikace (odd\u011blov\u00e1n\u00ed plynn\u00fdch ne\u010distot). D\u0159\u00edve se tento p\u0159\u00edstup pova\u017eoval za ekonomicky nevhodn\u00fd, ale s rozvojem technologi\u00ed se situace zm\u011bnila. Minul\u00fd rok ozn\u00e1mila sv\u00e9 pl\u00e1ny na za\u010d\u00e1tek t\u011b\u017eby h\u00e9lia-3 spole\u010dnost Gazprom<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

N\u011bkter\u00e9 zem\u011b pl\u00e1nuj\u00ed t\u011b\u017ebu h\u00e9lia-3 na M\u011bs\u00edci. V jeho povrchov\u00e9 vrstv\u011b se nach\u00e1z\u00ed a\u017e 2,5 milionu tun<\/a><\/noindex> (tab. 2) t\u00e9to l\u00e1tky. Podle odhad\u016f v\u011bdc\u016f vydr\u017e\u00ed zdroje po dobu p\u011bti tis\u00edc let. Na NASA ji\u017e za\u010dali vytv\u00e1\u0159et projekty za\u0159\u00edzen\u00ed<\/a><\/noindex>, kter\u00e9 zpracov\u00e1vaj\u00ed regolit<\/a><\/noindex> na h\u00e9lium-3. V\u00fdvojem odpov\u00eddaj\u00edc\u00ed pozemsk\u00e9 a lun\u00e1rn\u00ed infrastruktury se zab\u00fdvaj\u00ed Indie<\/a><\/noindex> a \u010c\u00edna<\/a><\/noindex>. Ale realizace se nepoda\u0159\u00ed d\u0159\u00edve ne\u017e v roce 2030.<\/p><\/blockquote>\n

\nDal\u0161\u00edm zp\u016fsobem, jak zabr\u00e1nit nedostatku h\u00e9lia-3, je naj\u00edt pro n\u011bj n\u00e1hradu p\u0159i v\u00fdrob\u011b neutronov\u00fdch skener\u016f. Mimochodem, ji\u017e byla nalezen\u00e1<\/a><\/noindex> v roce 2018 \u2013 staly se jimi krystaly zinku a lithia-6. Ty umo\u017e\u0148uj\u00ed registrovat radioaktivn\u00ed materi\u00e1ly s p\u0159esnost\u00ed vy\u0161\u0161\u00ed ne\u017e 90%.<\/p>\n

\"Nedostatek
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e IBM Research<\/a><\/noindex> CC BY-ND<\/i><\/p>\n

Dal\u0161\u00ed \u201ekvantov\u00e9\u201c probl\u00e9my<\/h2>\n

\nKrom\u011b nedostatku h\u00e9lia existuj\u00ed i dal\u0161\u00ed pot\u00ed\u017ee, kter\u00e9 br\u00e1n\u00ed rozvoji kvantov\u00fdch po\u010d\u00edta\u010d\u016f. Prvn\u00ed \u2013 nedostatek hardware. Na sv\u011bt\u011b je zat\u00edm m\u00e1lo velk\u00fdch podnik\u016f, kter\u00e9 se zab\u00fdvaj\u00ed v\u00fdvojem \u201ev\u00fdbavy\u201c pro kvantov\u00e9 stroje. N\u011bkdy firmy mus\u00ed \u010dekat, ne\u017e vyrob\u00ed chladic\u00ed syst\u00e9m, v\u00edce ne\u017e rok<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Cel\u00e1 \u0159ada zem\u00ed se sna\u017e\u00ed vy\u0159e\u0161it probl\u00e9m prost\u0159ednictv\u00edm st\u00e1tn\u00edch program\u016f. Takov\u00e9 iniciativy ji\u017e byly spu\u0161t\u011bny v USA a Evrop\u011b. Nap\u0159\u00edklad velmi ned\u00e1vno v Nizozemsku s podporou Ministerstva hospod\u00e1\u0159stv\u00ed za\u010dala fungovat spole\u010dnost Delft Circuits. Ta se zab\u00fdv\u00e1 v\u00fdrobou komponent\u016f pro kvantov\u00e9 v\u00fdpo\u010detn\u00ed syst\u00e9my.<\/p>\n

Dal\u0161\u00ed obt\u00ed\u017e \u2013 nedostatek specialist\u016f. Popt\u00e1vka po nich roste, av\u0161ak naj\u00edt je nen\u00ed tak snadn\u00e9. Podle informac\u00ed<\/a><\/noindex> NYT, zku\u0161en\u00fdch \u201ekvantov\u00fdch in\u017een\u00fdr\u016f\u201c je na sv\u011bt\u011b jen n\u011bco m\u00e1lo p\u0159es tis\u00edc. Probl\u00e9m se sna\u017e\u00ed \u0159e\u0161it p\u0159edn\u00ed technick\u00e9 univerzity. Nap\u0159\u00edklad na MIT ji\u017e vytv\u00e1\u0159ej\u00ed<\/a><\/noindex> prvn\u00ed programy na v\u00fdcvik specialist\u016f pro pr\u00e1ci s kvantov\u00fdmi stroji. V\u00fdvojem odpov\u00eddaj\u00edc\u00edch akademick\u00fdch program\u016f se zab\u00fdvaj\u00ed<\/a><\/noindex> i v americk\u00e9 National Quantum Initiative.<\/p>\n

Celkov\u011b IT experti v\u011b\u0159\u00ed, \u017ee probl\u00e9my, kter\u00fdm \u010del\u00ed tv\u016frci kvantov\u00fdch po\u010d\u00edta\u010d\u016f, jsou zcela p\u0159ekonateln\u00e9. A v budoucnu lze o\u010dek\u00e1vat nov\u00e9 technologick\u00e9 pr\u016flomy v t\u00e9to oblasti.<\/p>\n

\nO \u010dem p\u00ed\u0161eme v prvn\u00edm blogu o firemn\u00edm IaaS:<\/p>\n