Մենք խոսում ենք նախադրյալների մասին և տալիս փորձագիտական կարծիքներ։
/ լուսանկար CC BY-ND
Ինչու է հելիումը անհրաժեշտ քվանտային համակարգիչներում:
Նախքան հելիումի դեֆիցիտի իրավիճակի պատմությանը անցնելը, եկեք խոսենք այն մասին, թե ինչու է քվանտային համակարգիչներին հելիումի կարիք առաջին հերթին:
Քվանտային մեքենաներն աշխատում են քյուբիթների վրա: Նրանք, ի տարբերություն դասական բիթերի, կարող են լինել միաժամանակ 0 և 1 վիճակներում՝ սուպերպոզիցիայով: Հաշվողական համակարգում քվանտային զուգահեռության ֆենոմենը տեղի է ունենում, երբ գործողություններ են կատարվում միաժամանակ զրոյի և մեկի հետ: Այս հատկությունը թույլ է տալիս քյուբիթի վրա հիմնված մեքենաներին որոշ խնդիրներ լուծել ավելի արագ, քան դասական համակարգիչները, օրինակ՝ մոլեկուլային և քիմիական ռեակցիաների մոդելավորումը:
Բայց կա մի խնդիր. քյուբիթները փխրուն առարկաներ են և կարող են պահպանել սուպերպոզիցիան միայն մի քանի նանվայրկյանների ընթացքում: Այն խաթարվում է նույնիսկ աննշան ջերմաստիճանի տատանումով, այսպես կոչված . Qubit-ի ոչնչացումից խուսափելու համար քվանտային համակարգիչներ ցածր ջերմաստիճաններում՝ 10 մԿ (-273,14°C): Բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճանի հասնելու համար ընկերությունները օգտագործում են հեղուկ հելիում, ավելի ճիշտ՝ իզոտոպ , որը նման ծայրահեղ պայմաններում չի կարծրանում։
Ինչումն է խնդիրը
Մոտ ապագայում ՏՏ ոլորտը կարող է հանդիպել հելիում-3-ի պակասի՝ քվանտային համակարգիչների մշակման համար։ Երկրի վրա այս նյութը գործնականում երբեք չի հայտնաբերվում իր բնական տեսքով. դրա ծավալը գտնվում է մոլորակի մթնոլորտում (1,37 ppm հելիում-4-ի համեմատ): Հելիում-3-ը տրիտիումի քայքայման արտադրանք է, որի արտադրությունը (ԱՄՆ-ում փակվել է ծանր ջրի վերջին միջուկային ռեակտորը)։ Այնուհետև շահագործումից հանված միջուկային զենքի բաղադրիչներից սկսեցին արդյունահանել տրիտիում, բայց Ըստ ԱՄՆ Կոնգրեսի հետազոտական ծառայության՝ այս նախաձեռնությունը էապես չի մեծացրել ռազմավարական նյութի պաշարը։ Ռուսաստանն ու ԱՄՆ-ն ունեն որոշակի ռեզերվներ, բայց .
Իրավիճակը սրում է այն հանգամանքը, որ հելիում-3-ի բավականին զգալի մասը ծախսվում է նեյտրոնային սկաներների արտադրության վրա, որոնք օգտագործվում են սահմանային անցակետերում ռադիոակտիվ նյութերի որոնման համար։ 2000 թվականից նեյտրոնային սկաները պարտադիր գործիք է ԱՄՆ բոլոր մաքսատներում։ Այս մի շարք գործոնների պատճառով ԱՄՆ-ում հելիում-3-ի մատակարարումն արդեն վերահսկվում է պետական կառույցների կողմից, որոնք քվոտաներ են տրամադրում պետական և մասնավոր կազմակերպություններին, և ՏՏ փորձագետները մտահոգված են, որ շուտով հելիում-3-ը չի լինի բավարար բոլորի համար:
Ինչքան վատ է
Ենթադրվում է, որ հելիում-3-ի պակասը բացասաբար կանդրադառնա քվանտային զարգացումների վրա: Rigetti Computing քվանտային համակարգիչների արտադրողի փոխնախագահ Բլեյք Ջոնսոնը MIT Tech Review-ին տված հարցազրույցում. այդ սառնագենտը անհավանական դժվար է ձեռք բերել: Խնդիրները բարդանում են նրա բարձր գնով. մեկ սառնարան լցնելու համար արժե $40:
Սակայն D-Wave-ի՝ մեկ այլ քվանտային ստարտափի ներկայացուցիչները համաձայն չեն Բլեյքի կարծիքի հետ։ Ըստ Կազմակերպության փոխնախագահ, մեկ քվանտային համակարգչի արտադրության համար պահանջվում է միայն փոքր քանակությամբ հելիում-3, որը կարելի է աննշան անվանել նյութի ընդհանուր հասանելի ծավալի համեմատ։ Հետևաբար, սառնագենտի պակասը անտեսանելի կլինի քվանտային արդյունաբերության համար:
Բացի այդ, այսօր մշակվում են հելիում-3-ի արդյունահանման այլ մեթոդներ, որոնք չեն ներառում տրիտիում: Դրանցից մեկը բնական գազից իզոտոպի արդյունահանումն է։ Նախ ցածր ջերմաստիճաններում այն ենթարկվում է խորը խտացման, այնուհետև անցնում է տարանջատման և ուղղման (գազային կեղտերի տարանջատում) գործընթացները։ Նախկինում այս մոտեցումը համարվում էր տնտեսապես անիրագործելի, սակայն տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ իրավիճակը փոխվեց։ Անցյալ տարի հելիում-3 արտադրություն սկսելու իր ծրագրերի մասին .
Մի շարք երկրներ պլաններ են մշակում Լուսնի վրա հելիում-3 արդյունահանելու համար։ Նրա մակերեսային շերտը պարունակում է մինչև (Աղյուսակ 2) այս նյութի. Գիտնականները հաշվարկել են, որ ռեսուրսը կգործի հինգ հազար տարի: NASA-ն արդեն սկսել է ստեղծել այդ վերամշակումը դեպի հելիում-3. Իրականացվում է համապատասխան ցամաքային և լուսնային ենթակառուցվածքների մշակում и . Բայց դա հնարավոր չի լինի գործնականում իրականացնել մինչև 2030 թվականը։
Հելիում-3-ի պակասը կանխելու մեկ այլ միջոց է նրան փոխարինող գտնել նեյտրոնային սկաներների արտադրության մեջ: Ի դեպ, նրան 2018 թվականին այն դարձել է ցինկի սուլֆիդի և լիթիում-6 ֆտորիդի բյուրեղներ: Դրանք հնարավորություն են տալիս գրանցել 90%-ից ավելի ճշտությամբ ռադիոակտիվ նյութեր:
/ լուսանկար CC BY-ND
Այլ «քվանտային» խնդիրներ
Բացի հելիումի պակասից, կան նաև այլ դժվարություններ, որոնք խոչընդոտում են քվանտային համակարգիչների զարգացմանը։ Առաջինը ապարատային բաղադրիչների բացակայությունն է: Աշխարհում դեռևս կան մի քանի խոշոր ձեռնարկություններ, որոնք մշակում են քվանտային մեքենաների «լիցքավորումը»: Երբեմն ընկերությունները պետք է սպասեն մինչև հովացման համակարգի արտադրությունը, .
Մի շարք երկրներ փորձում են խնդիրը լուծել կառավարության ծրագրերի միջոցով։ Նման նախաձեռնություններ արդեն սկսվել են ԱՄՆ-ում և Եվրոպայում։ Օրինակ, հենց վերջերս Նիդեռլանդներում, էկոնոմիկայի նախարարության աջակցությամբ, սկսեց գործել Delft Circuits-ը։ Այն արտադրում է բաղադրիչներ քվանտային հաշվողական համակարգերի համար:
Մյուս դժվարությունը մասնագետների բացակայությունն է։ Նրանց նկատմամբ պահանջարկն աճում է, բայց գտնելն այնքան էլ հեշտ չէ։ Ըստ NYT, աշխարհում չկան ավելի քան հազար փորձառու «քվանտային ինժեներներ»: Առաջատար տեխնիկական բուհերը լուծում են խնդիրը. Օրինակ, MIT-ում արդեն քվանտային մեքենաների հետ աշխատելու մասնագետների պատրաստման առաջին ծրագրերը։ Համապատասխան ակադեմիական ծրագրերի մշակում և Ամերիկյան ազգային քվանտային նախաձեռնությունում:
Ընդհանուր առմամբ, ՏՏ մասնագետները համոզված են, որ քվանտային համակարգիչներ ստեղծողների առջեւ ծառացած խնդիրները լիովին հաղթահարելի են։ Իսկ ապագայում մենք կարող ենք ակնկալել նոր տեխնոլոգիական առաջընթաց այս ոլորտում։
Ինչի մասին մենք գրում ենք IaaS ձեռնարկության մասին առաջին բլոգում.
Source: www.habr.com