Rydym yn siarad am y rhagofynion ac yn darparu barn arbenigol.
/ llun CC GAN ND
Pam mae angen heliwm mewn cyfrifiaduron cwantwm?
Cyn symud ymlaen at stori sefyllfa prinder heliwm, gadewch i ni siarad am pam mae angen heliwm ar gyfrifiaduron cwantwm yn y lle cyntaf.
Mae peiriannau Quantum yn gweithredu ar qubits. Yn wahanol i ddarnau clasurol, gallant fod mewn cyflwr 0 ac 1 ar yr un pryd - mewn arosodiad. Mewn system gyfrifiadurol, mae ffenomen cyfochrogedd cwantwm yn digwydd pan fydd gweithrediadau'n cael eu perfformio ar yr un pryd Γ’ sero ac un. Mae'r nodwedd hon yn caniatΓ‘u i beiriannau sy'n seiliedig ar qubit ddatrys rhai problemau yn gyflymach na chyfrifiaduron clasurol, megis efelychu adweithiau moleciwlaidd a chemegol.
Ond mae yna broblem: mae cwbits yn wrthrychau bregus a dim ond am ychydig nanoseconds y gallant gynnal arosodiad. Mae hyd yn oed ychydig o amrywiad tymheredd yn tarfu arno; yr hyn a elwir . Er mwyn osgoi dinistrio qubit, cyfrifiaduron cwantwm ar dymheredd isel - 10 mK (-273,14 Β° C). Er mwyn cyrraedd tymereddau sy'n agos at sero absoliwt, mae cwmnΓ―au'n defnyddio heliwm hylif, neu'n fwy manwl gywir, isotop , nad yw'n caledu o dan amodau mor eithafol.
Beth yw'r broblem
Yn y dyfodol agos, efallai y bydd y diwydiant TG yn wynebu prinder heliwm-3 ar gyfer datblygu cyfrifiaduron cwantwm. Ar y Ddaear, nid yw'r sylwedd hwn bron byth i'w gael yn ei ffurf naturiol - mae ei gyfaint yn atmosffer y blaned (1,37 ppm o'i gymharu Γ’ heliwm-4). Mae heliwm-3 yn gynnyrch pydredd tritiwm, y mae ei gynhyrchu (Cafodd yr adweithydd niwclear dΕ΅r trwm olaf ei gau yn UDA). Wedi hynny, dechreuodd tritiwm gael ei echdynnu o gydrannau arfau niwclear wedi'u dadgomisiynu, ond Yn Γ΄l Gwasanaeth Ymchwil Cyngresol yr Unol Daleithiau, ni chynyddodd y fenter hon yn sylweddol y pentwr o'r sylwedd strategol. Mae gan Rwsia a'r Unol Daleithiau rai cronfeydd wrth gefn, ond .
Gwaethygir y sefyllfa gan y ffaith bod rhan eithaf sylweddol o heliwm-3 yn cael ei wario ar gynhyrchu sganwyr niwtronau a ddefnyddir mewn mannau gwirio ar y ffin i chwilio am ddeunyddiau ymbelydrol. Mae'r sganiwr niwtronau wedi bod yn offeryn gorfodol ym mhob un o swyddfeydd tollau UDA ers 2000. Oherwydd nifer o'r ffactorau hyn, mae cyflenwad heliwm-3 yn yr Unol Daleithiau eisoes yn cael ei reoli gan asiantaethau'r llywodraeth sy'n rhoi cwotΓ’u i sefydliadau cyhoeddus a phreifat, ac mae arbenigwyr TG yn poeni na fydd digon o heliwm-3 i bawb yn fuan.
Mor ddrwg ydyw
Credir y bydd prinder heliwm-3 yn cael effaith negyddol ar ddatblygiadau cwantwm. Blake Johnson, is-lywydd y gwneuthurwr cyfrifiaduron cwantwm Rigetti Computing, mewn cyfweliad Γ’ MIT Tech Review mae'n anodd iawn cael yr oergell honno. Mae'r problemau'n cael eu gwaethygu gan ei gost uchel - mae'n costio $40 i lenwi un uned rheweiddio.
Ond mae cynrychiolwyr o D-Wave, cwmni cychwynnol cwantwm arall, yn anghytuno Γ’ barn Blake. Gan Is-lywydd y sefydliad, dim ond ychydig o heliwm-3 sydd ei angen ar gynhyrchu un cyfrifiadur cwantwm, y gellir ei alw'n ddibwys o'i gymharu Γ’ chyfanswm cyfaint y sylwedd sydd ar gael. Felly, bydd y prinder oergell yn anweledig i'r diwydiant cwantwm.
Hefyd, mae dulliau eraill ar gyfer echdynnu heliwm-3 nad ydynt yn cynnwys tritiwm yn cael eu datblygu heddiw. Un ohonynt yw echdynnu isotop o nwy naturiol. Yn gyntaf, mae'n mynd trwy anwedd dwfn ar dymheredd isel, ac yna'n mynd trwy'r prosesau gwahanu a chywiro (gwahanu amhureddau nwy). Yn flaenorol, ystyriwyd bod y dull hwn yn economaidd anymarferol, ond gyda datblygiad technoleg mae'r sefyllfa wedi newid. Y llynedd am ei gynlluniau i ddechrau cynhyrchu heliwm-3 .
Mae nifer o wledydd yn gwneud cynlluniau i gloddio heliwm-3 ar y Lleuad. Mae ei haen wyneb yn cynnwys hyd at (Tabl 2) o'r sylwedd hwn. Mae gwyddonwyr yn amcangyfrif y bydd yr adnodd yn para am bum mil o flynyddoedd. Mae NASA eisoes wedi dechrau creu sy'n ailgylchu i heliwm-3. Mae'r seilwaith daearol a lleuad cyfatebol yn cael ei ddatblygu ΠΈ . Ond ni fydd yn bosibl ei roi ar waith yn ymarferol tan 2030.
Ffordd arall o atal prinder heliwm-3 yw dod o hyd i rywbeth yn ei le wrth gynhyrchu sganwyr niwtron. Gyda llaw, hi yn 2018 - daeth yn grisialau o sylffid sinc a fflworid lithiwm-6. Maent yn ei gwneud hi'n bosibl cofrestru deunyddiau ymbelydrol gyda chywirdeb o fwy na 90%.
/ llun CC GAN ND
Problemau "cwantwm" eraill
Heblaw am y prinder heliwm, mae yna anawsterau eraill sy'n rhwystro datblygiad cyfrifiaduron cwantwm. Y cyntaf yw diffyg cydrannau caledwedd. Ychydig iawn o fentrau mawr sydd yn y byd o hyd sy'n datblygu'r βllenwiβ ar gyfer peiriannau cwantwm. Weithiau mae'n rhaid i gwmnΓ―au aros nes bod y system oeri wedi'i chynhyrchu, .
Mae nifer o wledydd yn ceisio datrys y broblem trwy raglenni'r llywodraeth. Mae mentrau o'r fath eisoes wedi'u lansio yn yr Unol Daleithiau ac Ewrop. Er enghraifft, dim ond yn ddiweddar yn yr Iseldiroedd, gyda chefnogaeth y Weinyddiaeth Economeg, dechreuodd Delft Circuits weithredu. Mae'n cynhyrchu cydrannau ar gyfer systemau cyfrifiadurol cwantwm.
Anhawster arall yw diffyg arbenigwyr. Mae'r galw amdanynt yn cynyddu, ond nid yw dod o hyd iddynt mor hawdd. Gan NYT, nid oes mwy na mil o βbeirianwyr cwantwmβ profiadol yn y byd. Mae prifysgolion technegol blaenllaw yn datrys y broblem. Er enghraifft, yn MIT eisoes y rhaglenni cyntaf ar gyfer hyfforddi arbenigwyr mewn gweithio gyda pheiriannau cwantwm. Datblygu rhaglenni academaidd perthnasol ac ym Menter Cwantwm Cenedlaethol America.
Yn gyffredinol, mae arbenigwyr TG yn argyhoeddedig bod y problemau sy'n wynebu crewyr cyfrifiaduron cwantwm yn gwbl oresgynadwy. Ac yn y dyfodol gallwn ddisgwyl datblygiadau technolegol newydd yn y maes hwn.
Yr hyn rydyn ni'n ysgrifennu amdano yn y blog cyntaf am fenter IaaS:
Ffynhonnell: hab.com