{"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\/de\/blog\/administrirovanie\/nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu","title":{"rendered":"Die Heliumknappheit k\u00f6nnte die Entwicklung von Quantencomputern verlangsamen \u2013 wir diskutieren die Situation","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Wir erl\u00e4utern die Hintergr\u00fcnde und bringen Expertenmeinungen.<\/h5>\n

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

Warum wird Helium in Quantencomputern ben\u00f6tigt<\/h2>\n

\nBevor wir die Situation \u00fcber den Helium-Mangel ansprechen, sprechen wir dar\u00fcber, warum Quantencomputer \u00fcberhaupt Helium ben\u00f6tigen.<\/p>\n

Quantenmaschinen operieren mit Qubits. Im Gegensatz zu klassischen Bits k\u00f6nnen sie sich gleichzeitig in den Zust\u00e4nden 0 und 1 befinden \u2013 in einer \u00dcberlagerung. In einem Berechnungssystem tritt das Ph\u00e4nomen der quantenmechanischen Parallelit\u00e4t auf, wenn Operationen gleichzeitig mit Null und Eins durchgef\u00fchrt werden. Diese Eigenschaft erm\u00f6glicht es Maschinen, die auf Qubits basieren, bestimmte Aufgaben schneller zu l\u00f6sen als klassische Computer \u2013 zum Beispiel molekulare und chemische Reaktionen zu modellieren.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Aber hier gibt es ein Problem: Qubits sind fragile Objekte und k\u00f6nnen die \u00dcberlagerung nur f\u00fcr wenige Nanosekunden aufrechterhalten. Selbst eine kleine Temperaturschwankung st\u00f6rt sie; es tritt die sogenannte\u00a0Dekoh\u00e4renz<\/a><\/noindex>auf. Um die Zerst\u00f6rung der Qubits zu vermeiden, m\u00fcssen Quantencomputer unter extrem niedrigen Temperaturen arbeiten \u2013 10 mK (\u2013273,14\u00b0C). Um Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu erreichen, verwenden Unternehmen fl\u00fcssiges Helium, genauer gesagt das Isotop<\/a><\/noindex> Helium-3 , das sich unter solch extremen Bedingungen nicht festigt.<\/a><\/noindex>In naher Zukunft k\u00f6nnte die IT-Industrie mit einem Mangel an Helium-3 f\u00fcr die Entwicklung von Quantencomputern konfrontiert werden. Auf der Erde kommt diese Substanz praktisch nicht in nat\u00fcrlicher Form vor \u2013 ihr Anteil in der Erdatmosph\u00e4re<\/p>\n

Was ist das Problem<\/h2>\n

\nbetr\u00e4gt nur 0,000137% (1,37 Teile pro Million im Verh\u00e4ltnis zu Helium-4). Helium-3 ist ein Zerfallsprodukt von Tritium, dessen Produktion<\/a><\/noindex> 1988 eingestellt wurde (in den USA wurde der letzte schwerwassergek\u00fchlte Reaktor geschlossen). Seitdem wird Tritium aus Komponenten stillgelegter Atomwaffen gewonnen, aber laut<\/noindex> dem Forschungsdienst des US-Kongresses hat diese Initiative nicht dazu beigetragen, die Vorr\u00e4te an diesem strategischen Material signifikant zu erh\u00f6hen. Russland und die USA verf\u00fcgen \u00fcber einige Best\u00e4nde, aber Angaben<\/a><\/noindex> sie gehen zur Neige. sie neigen sich dem Ende zu<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Die Situation wird dadurch versch\u00e4rft, dass ein erheblicher Teil des Helium-3 f\u00fcr die Produktion von Neutronenscannern verwendet wird, die an Grenz\u00fcberg\u00e4ngen zur Suche nach radioaktiven Materialien eingesetzt werden. Der Neutronenscanner ist seit 2000 ein unverzichtbares Instrument an allen amerikanischen Zollstellen. Aufgrund einer Reihe von Faktoren wird in den USA die Lieferung von Helium-3 bereits von staatlichen Organen kontrolliert, die Quoten an staatliche und private Organisationen vergeben. IT-Experten machen sich Sorgen, dass bald f\u00fcr alle, die Helium-3 wollen, ein Mangel entsteht.<\/p>\n

Wie schlimm ist es?<\/h2>\n

\nEs gibt die Meinung, dass der Mangel an Helium-3 negative Auswirkungen auf die Quantenentwicklungen haben wird. Blake Johnson, Vizepr\u00e4sident des Unternehmens f\u00fcr Quantencomputer Rigetti Computing, sagte in einem Interview mit dem MIT Tech Review erz\u00e4hlte<\/a><\/noindex>, dass es unglaublich schwierig sei, das K\u00e4ltemittel zu beschaffen. Die Probleme werden durch die hohen Kosten versch\u00e4rft \u2013 die Bef\u00fcllung einer K\u00fchlanlage kostet 40.000 Dollar.<\/p>\n

Aber die Vertreter von D-Wave, einem anderen Quanten-Startup, sind mit Blake nicht einverstanden. Laut Aussage<\/a><\/noindex> dem Vizepr\u00e4sidenten der Organisation ben\u00f6tigt die Produktion eines Quantencomputers nur eine geringe Menge Helium-3, die im Vergleich zum insgesamt verf\u00fcgbaren Volumen des Stoffes als unbedeutend bezeichnet werden kann. Daher wird der Mangel an K\u00e4ltemittel f\u00fcr die Quantenindustrie nicht sp\u00fcrbar sein.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus werden heute andere Methoden zur Gewinnung von Helium-3 entwickelt, die nicht mit Tritium verbunden sind. Eine davon ist die Gewinnung des Isotops aus Erdgas. Zun\u00e4chst wird es bei niedrigen Temperaturen tief kondensiert und durchl\u00e4uft dann die Prozesse der Trennung und Rektifikation (von Gasverunreinigungen). Dieser Ansatz wurde zuvor als wirtschaftlich unrentabel angesehen, aber mit der Entwicklung der Technologie hat sich die Situation ge\u00e4ndert. Im letzten Jahr haben sie bekannt gegeben, dass sie mit der Gewinnung von Helium-3 bei \"Gazprom\" beginnen werden.<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Eine Reihe von L\u00e4ndern plant die Gewinnung von Helium-3 auf dem Mond. In der Oberfl\u00e4chenschicht befinden sich bis zu 2,5 Millionen Tonnen<\/a><\/noindex> (Tab. 2) dieses Stoffes. Sch\u00e4tzungen von Wissenschaftlern zufolge wird die Ressource f\u00fcr f\u00fcnftausend Jahre ausreichen. NASA hat bereits damit begonnen, Projekte f\u00fcr Anlagen<\/a><\/noindex>, die Regolith<\/a><\/noindex> in Helium-3 umwandeln. Die Entwicklung der entsprechenden terrestrischen und lunaren Infrastruktur wird von Indien<\/a><\/noindex> und China<\/a><\/noindex>vorangetrieben. Aber die Umsetzung in der Praxis wird nicht vor 2030 m\u00f6glich sein.<\/p><\/blockquote>\n

\nEine weitere M\u00f6glichkeit, das Defizit von Helium-3 zu verhindern, besteht darin, einen Ersatz bei der Herstellung von Neutronenscannern zu finden. \u00dcbrigens wurde dieser bereits 2018 entdeckt \u2013 es handelt sich um Kristalle aus Zinksulfid und Lithiumfluorid-6. Diese erm\u00f6glichen eine Registrierung radioaktiver Materialien mit einer Genauigkeit von \u00fcber 90%.<\/a><\/noindex> Andere \u201equantenbasierte\u201c Probleme<\/p>\n

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

Neben dem Helium-Defizit gibt es weitere Schwierigkeiten, die die Entwicklung von Quantencomputern behindern. Das erste Problem ist der Mangel an Hardwarekomponenten. In der Welt gibt es derzeit nur wenige gro\u00dfe Unternehmen, die sich mit der Entwicklung der \u201eInnereien\u201c von Quantenmaschinen besch\u00e4ftigen. Manchmal m\u00fcssen Unternehmen \u00fcber ein Jahr warten, bis ein K\u00fchlsystem hergestellt wird.<\/h2>\n

\nEine Reihe von L\u00e4ndern versucht, das Problem mit staatlichen Programmen zu l\u00f6sen. Solche Initiativen wurden bereits in den USA und Europa gestartet. Zum Beispiel wurde vor kurzem in den Niederlanden mit Unterst\u00fctzung des Wirtschaftsministeriums das Unternehmen Delft Circuits gegr\u00fcndet. Es ist auf die Herstellung von Komponenten f\u00fcr Quantencomputersysteme spezialisiert. Ein weiteres Problem ist der Mangel an Fachkr\u00e4ften. Die Nachfrage nach diesen steigt, aber es ist nicht einfach, sie zu finden. Laut<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

NYT gibt es weltweit nicht mehr als tausend erfahrene \u201eQuanteningenieure\u201c. F\u00fchrende technische Universit\u00e4ten versuchen, das Problem zu beheben. Zum Beispiel hat das MIT bereits<\/p>\n

die ersten Programme zur Ausbildung von Fachkr\u00e4ften in der Arbeit mit Quantenmaschinen. Die Entwicklung entsprechender akademischer Programme Angaben<\/a><\/noindex> findet auch im amerikanischen National Quantum Initiative statt. an<\/a><\/noindex> Insgesamt sind IT-Experten \u00fcberzeugt, dass die Herausforderungen, vor denen die Entwickler von Quantencomputern stehen, durchaus zu bew\u00e4ltigen sind. In Zukunft sind neue technologische Durchbr\u00fcche in diesem Bereich zu erwarten. sich mit<\/a><\/noindex> Wor\u00fcber wir im ersten Blog \u00fcber Corporate IaaS schreiben:<\/p>\n

Ein Jahr in Aktion: Wer und warum wurde nach GDPR bestraft<\/p>\n

\n\ud83e\udd47Ein Mangel an Helium k\u00f6nnte die Entwicklung von Quantencomputern verz\u00f6gern \u2013 wir diskutieren die Situation | ProHoster<\/p>\n