Ni parolas pri la antaŭkondiĉoj kaj donas fakajn opiniojn.
/ foto CC BY-ND
Kial heliumo estas necesa en kvantumkomputiloj?
Antaŭ ol pluiri al la rakonto pri la situacio de manko de heliumo, ni parolu pri kial kvantumkomputiloj unue bezonas heliumon.
Kvantumaj maŝinoj funkcias sur kvbitoj. Ili, male al klasikaj bitoj, povas esti en statoj 0 kaj 1 samtempe - en supermeto. En komputika sistemo, la fenomeno de kvantuma paralelismo okazas kiam operacioj estas faritaj samtempe kun nulo kaj unu. Tiu ĉi trajto permesas al kvbit-bazitaj maŝinoj solvi kelkajn problemojn pli rapide ol klasikaj komputiloj, kiel simulado de molekulaj kaj kemiaj reagoj.
Sed estas problemo: kvutoj estas delikataj objektoj kaj ili povas konservi supermeton nur dum kelkaj nanosekundoj. Ĝi estas interrompita de eĉ eta temperaturfluktuo; la tn . Por eviti kvbit-detruon, kvantumkomputiloj ĉe malaltaj temperaturoj - 10 mK (-273,14 °C). Por atingi temperaturojn proksimajn al absoluta nulo, kompanioj uzas likvan heliumon, aŭ pli precize, izotopon , kiu ne malmoliĝas sub tiaj ekstremaj kondiĉoj.
Kio estas la problemo
En proksima estonteco, la IT-industrio povas alfronti mankon de heliumo-3 por la disvolviĝo de kvantumkomputiloj. Sur la Tero, ĉi tiu substanco preskaŭ neniam troviĝas en sia natura formo - ĝia volumeno estas en la atmosfero de la planedo (1,37 ppm relative al heliumo-4). Heliumo-3 estas kadukiĝoprodukto de tritio, kies produktado (la lasta pezakva nuklea reaktoro estis fermita en Usono). Poste, tritio komencis esti eltirita de komponentoj de malmenditaj nukleaj armiloj, sed Laŭ la Usona Kongresa Esplorservo, ĉi tiu iniciato ne signife pliigis la stokaĵon de la strategia substanco. Rusio kaj Usono havas kelkajn rezervojn, sed .
La situacio pligraviĝas pro la fakto, ke sufiĉe signifa parto de heliumo-3 estas elspezita por la produktado de neŭtronaj skaniloj uzataj ĉe landlimaj transirejoj por serĉi radioaktivajn materialojn. La neŭtrona skanilo estas deviga ilo ĉe ĉiuj usonaj doganejoj ekde 2000. Pro kelkaj el tiuj faktoroj, la liverado de heliumo-3 en Usono jam estas kontrolita de registaraj agentejoj, kiuj donas kvotojn al publikaj kaj privataj organizoj, kaj IT-fakuloj maltrankviliĝas, ke baldaŭ ne estos sufiĉe da heliumo-3 por ĉiuj.
Kiom malbona estas?
Oni kredas, ke manko de heliumo-3 havos negativan efikon al kvantumaj evoluoj. Blake Johnson, vicprezidanto de kvantumkomputila produktanto Rigetti Computing, en intervjuo kun MIT Tech Review tiu fridigaĵo estas nekredeble malfacile akiri. La problemoj estas plimalbonigitaj de ĝia alta kosto - kostas $ 40 por plenigi unu fridigan unuon.
Sed reprezentantoj de D-Wave, alia kvantuma starto, malkonsentas kun la opinio de Blake. De Vicprezidanto de la organizo, la produktado de unu kvantuma komputilo postulas nur malgrandan kvanton da heliumo-3, kiu povas esti nomata sensignifa kompare kun la tuta disponebla volumeno de la substanco. Tial, la manko de fridigaĵo estos nevidebla por la kvantuma industrio.
Krome, aliaj metodoj por ĉerpi heliumon-3, kiuj ne implikas tricion, estas evoluigitaj hodiaŭ. Unu el ili estas la eltiro de la izotopo el tergaso. Unue, ĝi spertas profundan kondensadon ĉe malaltaj temperaturoj, kaj poste trapasas la procezojn de apartigo kaj rektigo (disigo de gasaj malpuraĵoj). Antaŭe, ĉi tiu aliro estis konsiderita ekonomie nefarebla, sed kun la evoluo de teknologio la situacio ŝanĝiĝis. Pasintjare pri liaj planoj komenci produkti heliumon-3 .
Kelkaj landoj faras planojn por elmini heliumon-3 sur la Luno. Ĝia surfaca tavolo enhavas ĝis (Tabelo 2) de ĉi tiu substanco. Sciencistoj taksas, ke la rimedo daŭros kvin mil jarojn. NASA jam komencis krei ke recikli al heliumo-3. La disvolviĝo de la responda surtera kaj luna infrastrukturo estas efektivigita и . Sed ne eblos efektivigi ĝin praktike ĝis 2030.
Alia maniero malhelpi mankon de heliumo-3 estas trovi anstataŭaĵon por ĝi en la produktado de neŭtronaj skaniloj. Cetere, ŝi en 2018 - ĝi fariĝis kristaloj de zinka sulfido kaj litio-6-fluorido. Ili ebligas registri radioaktivajn materialojn kun precizeco superanta 90%.
/ foto CC BY-ND
Aliaj "kvantumaj" problemoj
Krom la manko de heliumo, ekzistas aliaj malfacilaĵoj, kiuj malhelpas la evoluon de kvantumaj komputiloj. La unua estas la manko de aparataj komponantoj. Estas ankoraŭ malmultaj grandaj entreprenoj en la mondo evoluantaj la "plenigaĵon" por kvantumaj maŝinoj. Kelkfoje kompanioj devas atendi ĝis la malvarmiga sistemo estas fabrikita, .
Kelkaj landoj provas solvi la problemon per registaraj programoj. Tiaj iniciatoj jam estis lanĉitaj en Usono kaj Eŭropo. Ekzemple, ĵus lastatempe en Nederlando, kun la subteno de la Ministerio de Ekonomio, Delft Cirkvitoj ekfunkciis. Ĝi produktas komponentojn por kvantumkomputilsistemoj.
Alia malfacilaĵo estas la manko de specialistoj. La postulo por ili kreskas, sed trovi ilin ne estas tiel facila. De NYT, ekzistas ne pli ol mil spertaj "kvantumaj inĝenieroj" en la mondo. Ĉefaj teknikaj universitatoj solvas la problemon. Ekzemple, ĉe MIT jam la unuaj programoj por trejnado de specialistoj pri laboro kun kvantumaj maŝinoj. Disvolviĝo de koncernaj akademiaj programoj kaj en la Usona Nacia Kvantuma Iniciato.
Ĝenerale, IT-fakuloj estas konvinkitaj, ke la problemoj alfrontantaj la kreintojn de kvantumaj komputiloj estas tute venkeblaj. Kaj en la estonteco ni povas atendi novajn teknologiajn sukcesojn en ĉi tiu areo.
Pri kio ni skribas en la unua blogo pri entrepreno IaaS:
fonto: www.habr.com