હિલીયમની અછત ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સના વિકાસને ધીમું કરી શકે છે - અમે પરિસ્થિતિની ચર્ચા કરીએ છીએ

અમે પૂર્વજરૂરીયાતો વિશે વાત કરીએ છીએ અને નિષ્ણાત અભિપ્રાય પ્રદાન કરીએ છીએ.

/ ફોટો આઈબીએમ રિસર્ચ સીસી બીવાય-એનડી

ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરમાં હિલીયમ શા માટે જરૂરી છે?

હિલીયમની અછતની પરિસ્થિતિની વાર્તા તરફ આગળ વધતા પહેલા, ચાલો ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરને શા માટે પ્રથમ સ્થાને હિલીયમની જરૂર છે તે વિશે વાત કરીએ.

ક્વોન્ટમ મશીનો ક્યુબિટ્સ પર કામ કરે છે. તેઓ, ક્લાસિકલ બિટ્સથી વિપરીત, તે જ સમયે 0 અને 1 સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે - એક સુપરપોઝિશનમાં. કમ્પ્યુટિંગ સિસ્ટમમાં, ક્વોન્ટમ સમાંતરની ઘટના ત્યારે થાય છે જ્યારે ઑપરેશન શૂન્ય અને એક સાથે એકસાથે કરવામાં આવે છે. આ સુવિધા ક્યુબિટ-આધારિત મશીનોને ક્લાસિકલ કમ્પ્યુટર્સ કરતાં કેટલીક સમસ્યાઓ ઝડપથી ઉકેલવા માટે પરવાનગી આપે છે, જેમ કે મોલેક્યુલર અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનું અનુકરણ કરવું.

પરંતુ એક સમસ્યા છે: ક્યુબિટ્સ નાજુક પદાર્થો છે અને તેઓ માત્ર થોડા નેનોસેકન્ડ્સ માટે સુપરપોઝિશન જાળવી શકે છે. તે સહેજ તાપમાનની વધઘટ દ્વારા પણ વિક્ષેપિત થાય છે; કહેવાતા અસંગતતા. Qubit વિનાશ ટાળવા માટે, ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટર્સ કામ કરવું પડશે નીચા તાપમાને - 10 mK (-273,14°C). નિરપેક્ષ શૂન્યની નજીક તાપમાન હાંસલ કરવા માટે, કંપનીઓ પ્રવાહી હિલીયમનો ઉપયોગ કરે છે, અથવા વધુ સ્પષ્ટ રીતે, આઇસોટોપ હિલીયમ-3, જે આવી આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં સખત થતું નથી.

શું સમસ્યા છે

નજીકના ભવિષ્યમાં, આઇટી ઉદ્યોગને ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરના વિકાસ માટે હિલીયમ-3ની અછતનો સામનો કરવો પડી શકે છે. પૃથ્વી પર, આ પદાર્થ વ્યવહારીક રીતે તેના કુદરતી સ્વરૂપમાં ક્યારેય જોવા મળતો નથી - તેનું પ્રમાણ ગ્રહના વાતાવરણમાં છે માત્ર 0,000137% છે (હિલિયમ-1,37ની સાપેક્ષમાં 4 પીપીએમ). હિલીયમ-3 એ ટ્રીટિયમનું સડો ઉત્પાદન છે, જેનું ઉત્પાદન 1988 માં બંધ થઈ ગયું (યુએસએમાં છેલ્લું ભારે પાણીનું પરમાણુ રિએક્ટર બંધ કરવામાં આવ્યું હતું). પછીથી, ડિકમિશન થયેલા પરમાણુ શસ્ત્રોના ઘટકોમાંથી ટ્રીટિયમ કાઢવાનું શરૂ થયું, પરંતુ આપેલ યુએસ કોંગ્રેશનલ રિસર્ચ સર્વિસ મુજબ, આ પહેલથી વ્યૂહાત્મક પદાર્થના સંગ્રહમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો નથી. રશિયા અને યુએસ પાસે કેટલાક અનામત છે, પરંતુ તેઓ અંત આવી રહ્યા છે.

કિરણોત્સર્ગી સામગ્રી શોધવા માટે સરહદ ચેકપોઇન્ટ પર ઉપયોગમાં લેવાતા ન્યુટ્રોન સ્કેનર્સના ઉત્પાદનમાં હિલીયમ-3નો નોંધપાત્ર ભાગ ખર્ચવામાં આવે છે તે હકીકતને કારણે પરિસ્થિતિ વધુ વણસી છે. ન્યુટ્રોન સ્કેનર 2000 થી તમામ યુએસ કસ્ટમ્સ ઓફિસમાં ફરજિયાત સાધન છે. આ સંખ્યાબંધ પરિબળોને લીધે, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં હિલીયમ-3નો પુરવઠો પહેલેથી જ સરકારી એજન્સીઓ દ્વારા નિયંત્રિત છે જે જાહેર અને ખાનગી સંસ્થાઓને ક્વોટા આપે છે, અને IT નિષ્ણાતો ચિંતા કરે છે કે ટૂંક સમયમાં દરેક માટે પૂરતું હિલિયમ-3 નહીં હોય.

તે કેટલું ખરાબ છે?

એવું માનવામાં આવે છે કે હિલીયમ-3 ની અછત ક્વોન્ટમ વિકાસ પર નકારાત્મક અસર કરશે. બ્લેક જ્હોન્સન, ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટર ઉત્પાદક રિગેટી કમ્પ્યુટિંગના વાઇસ પ્રેસિડેન્ટ, એમઆઈટી ટેક રિવ્યુ સાથેની મુલાકાતમાં કહ્યુંતે રેફ્રિજન્ટ મેળવવા માટે અતિ મુશ્કેલ છે. તેની ઊંચી કિંમતને કારણે સમસ્યાઓ વધી છે-એક રેફ્રિજરેશન યુનિટ ભરવા માટે $40નો ખર્ચ થાય છે.

પરંતુ અન્ય ક્વોન્ટમ સ્ટાર્ટઅપ ડી-વેવના પ્રતિનિધિઓ બ્લેકના અભિપ્રાય સાથે અસંમત છે. દ્વારા અનુસાર સંસ્થાના વાઇસ પ્રેસિડેન્ટ, એક ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરના ઉત્પાદન માટે માત્ર થોડી માત્રામાં હિલીયમ-3ની જરૂર પડે છે, જે પદાર્થના કુલ ઉપલબ્ધ જથ્થાની તુલનામાં નજીવી કહી શકાય. તેથી, રેફ્રિજન્ટની અછત ક્વોન્ટમ ઉદ્યોગ માટે અદ્રશ્ય રહેશે.

ઉપરાંત, હિલીયમ-3 કાઢવા માટેની અન્ય પદ્ધતિઓ કે જેમાં ટ્રીટિયમનો સમાવેશ થતો નથી તે આજે વિકસાવવામાં આવી રહી છે. તેમાંથી એક કુદરતી ગેસમાંથી આઇસોટોપનું નિષ્કર્ષણ છે. પ્રથમ, તે નીચા તાપમાને ઊંડા ઘનીકરણમાંથી પસાર થાય છે, અને પછી વિભાજન અને સુધારણા (ગેસની અશુદ્ધિઓનું વિભાજન) ની પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે. પહેલાં, આ અભિગમ આર્થિક રીતે અસંભવિત માનવામાં આવતો હતો, પરંતુ તકનીકીના વિકાસ સાથે પરિસ્થિતિ બદલાઈ ગઈ છે. ગયા વર્ષે હિલીયમ-3નું ઉત્પાદન શરૂ કરવાની તેમની યોજના વિશે ગેઝપ્રોમે જણાવ્યું હતું.

ઘણા દેશો ચંદ્ર પર હિલિયમ-3નું ખાણકામ કરવાની યોજના બનાવી રહ્યા છે. તેની સપાટી સ્તર સુધી સમાવે છે 2,5 મિલિયન ટન (કોષ્ટક 2) આ પદાર્થનું. વૈજ્ઞાનિકોનો અંદાજ છે કે સંસાધન પાંચ હજાર વર્ષ સુધી ચાલશે. નાસાએ પહેલેથી જ બનાવવાનું શરૂ કરી દીધું છે ઇન્સ્ટોલેશન પ્રોજેક્ટ્સકે રિસાયકલ રેગોલિથ હિલીયમ-3 સુધી. અનુરૂપ પાર્થિવ અને ચંદ્ર ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરનો વિકાસ હાથ ધરવામાં આવી રહ્યો છે ભારત и ચાઇના. પરંતુ 2030 સુધી વ્યવહારમાં તેનો અમલ કરવો શક્ય બનશે નહીં.

હિલીયમ-3ની અછતને રોકવાનો બીજો રસ્તો એ છે કે ન્યુટ્રોન સ્કેનરના ઉત્પાદનમાં તેનો વિકલ્પ શોધવો. માર્ગ દ્વારા, તેણીના પહેલેથી જ શોધાયેલ છે 2018 માં - તે ઝિંક સલ્ફાઇડ અને લિથિયમ -6 ફ્લોરાઇડના સ્ફટિકો બન્યા. તેઓ 90% થી વધુની ચોકસાઈ સાથે કિરણોત્સર્ગી સામગ્રીની નોંધણી કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

/ ફોટો આઈબીએમ રિસર્ચ સીસી બીવાય-એનડી

અન્ય "ક્વોન્ટમ" સમસ્યાઓ

હિલીયમની અછત ઉપરાંત, અન્ય મુશ્કેલીઓ પણ છે જે ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરના વિકાસને અવરોધે છે. પ્રથમ હાર્ડવેર ઘટકોનો અભાવ છે. ક્વોન્ટમ મશીનો માટે "ફિલિંગ" વિકસાવતા વિશ્વમાં હજુ પણ થોડા મોટા સાહસો છે. કેટલીકવાર કંપનીઓએ કૂલિંગ સિસ્ટમનું ઉત્પાદન થાય ત્યાં સુધી રાહ જોવી પડે છે, એક વર્ષથી વધુ.

સંખ્યાબંધ દેશો સરકારી કાર્યક્રમો દ્વારા સમસ્યાનો ઉકેલ લાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. અમેરિકા અને યુરોપમાં આવી પહેલો શરૂ થઈ ચૂકી છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાજેતરમાં જ નેધરલેન્ડ્સમાં, અર્થશાસ્ત્ર મંત્રાલયના સમર્થનથી, ડેલ્ફ્ટ સર્કિટનું સંચાલન શરૂ થયું. તે ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ સિસ્ટમ માટે ઘટકોનું ઉત્પાદન કરે છે.

બીજી મુશ્કેલી નિષ્ણાતોની અછત છે. તેમની માંગ વધી રહી છે, પરંતુ તેમને શોધવાનું એટલું સરળ નથી. દ્વારા આપેલ NYT, વિશ્વમાં એક હજાર કરતાં વધુ અનુભવી "ક્વોન્ટમ એન્જિનિયર્સ" નથી. અગ્રણી ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીઓ સમસ્યાનો ઉકેલ લાવી રહી છે. ઉદાહરણ તરીકે, એમઆઈટીમાં પહેલેથી જ બનાવો ક્વોન્ટમ મશીનો સાથે કામ કરવા માટે નિષ્ણાતોને તાલીમ આપવા માટેના પ્રથમ કાર્યક્રમો. સંબંધિત શૈક્ષણિક કાર્યક્રમોનો વિકાસ રોકાયેલા છે અને અમેરિકન નેશનલ ક્વોન્ટમ ઇનિશિયેટિવમાં.

સામાન્ય રીતે, આઇટી નિષ્ણાતોને ખાતરી છે કે ક્વોન્ટમ કોમ્પ્યુટરના નિર્માતાઓ જે સમસ્યાઓનો સામનો કરી રહ્યા છે તે સંપૂર્ણપણે પાર કરી શકાય તેવી છે. અને ભવિષ્યમાં આપણે આ ક્ષેત્રમાં નવી તકનીકી પ્રગતિની અપેક્ષા રાખી શકીએ છીએ.

એન્ટરપ્રાઇઝ IaaS વિશેના પ્રથમ બ્લોગમાં આપણે શું લખીએ છીએ:

• કાર્યવાહીમાં એક વર્ષ: GDPR હેઠળ કોને અને શેના માટે સજા કરવામાં આવી હતી
• ડેટા સેન્ટર્સનો વિકાસ: તકનીકી વલણો
• ડેટા સેન્ટરની ઊર્જા કાર્યક્ષમતામાં કેવી રીતે સુધારો કરવો
• શા માટે કંપનીઓ કન્ટેનરને બદલે વર્ચ્યુઅલ મશીનોનો ઉપયોગ કરે છે
• IaaS વ્યવસાય વિકસાવવામાં કેવી રીતે મદદ કરે છે: ત્રણ સમસ્યાઓ કે જે ક્લાઉડ હલ કરશે
• ક્લાઉડમાં સર્વરલેસ કમ્પ્યુટિંગ - આધુનિક વલણ કે આવશ્યકતા?
• ક્લાઉડમાં ડિસ્ક સિસ્ટમનું પરીક્ષણ કેવી રીતે કરવું

સોર્સ: www.habr.com