Við ræðum um forsendur og veitum sérfræðiálit.
/ mynd CC BY-ND
Af hverju þarf helíum í skammtatölvum?
Áður en við förum yfir í söguna um helíumskortinn skulum við tala um hvers vegna skammtatölvur þurfa helíum í fyrsta lagi.
Skammtavélar starfa á qubits. Þeir, ólíkt klassískum bitum, geta verið í ástandi 0 og 1 á sama tíma - í yfirsetningu. Í tölvukerfi á sér stað fyrirbæri skammtasamhliða þegar aðgerðir eru gerðar samtímis með núlli og einum. Þessi eiginleiki gerir qubit byggðum vélum kleift að leysa sum vandamál hraðar en klassískar tölvur, svo sem að líkja eftir sameinda- og efnahvörfum.
En það er vandamál: qubitar eru viðkvæmir hlutir og þeir geta aðeins haldið ofanstöðu í nokkrar nanósekúndur. Það er truflað jafnvel af smá hitasveiflu; svokallaða . Til að forðast qubit eyðileggingu, skammtatölvur við lágt hitastig - 10 mK (-273,14°C). Til að ná hitastigi nálægt algjöru núlli nota fyrirtæki fljótandi helíum, eða nánar tiltekið, samsætu , sem harðnar ekki við svo erfiðar aðstæður.
Hvað er vandamálið
Í náinni framtíð gæti upplýsingatækniiðnaðurinn staðið frammi fyrir skorti á helíum-3 til að þróa skammtatölvur. Á jörðinni finnst þetta efni nánast aldrei í náttúrulegu formi - rúmmál þess er í lofthjúpi plánetunnar (1,37 ppm miðað við helíum-4). Helium-3 er rotnunarafurð trítíums, framleiðsla þess (síðasta þungavatns kjarnaofni var lokað í Bandaríkjunum). Síðan var byrjað að vinna trítíum úr íhlutum kjarnorkuvopna sem hafa verið tekin úr notkun, en Samkvæmt rannsóknarþjónustu bandaríska þingsins jók þetta framtak ekki verulega birgðastöðuna af stefnumótandi efni. Rússland og Bandaríkin hafa nokkra varasjóð, en .
Ástandið versnar af því að nokkuð verulegur hluti af helíum-3 fer í framleiðslu nifteindaskanna sem notaðir eru við landamæraeftirlit til að leita að geislavirkum efnum. Nifteindaskannarinn hefur verið skyldutæki á öllum tollstöðvum Bandaríkjanna síðan 2000. Vegna fjölda þessara þátta er framboði á helíum-3 í Bandaríkjunum nú þegar stjórnað af ríkisstofnunum sem gefa út kvóta til opinberra stofnana og einkaaðila og sérfræðingar í upplýsingatækni hafa áhyggjur af því að bráðum verði ekki nóg af helíum-3 fyrir alla.
Hversu slæmt er það?
Talið er að skortur á helíum-3 muni hafa neikvæð áhrif á skammtaþróun. Blake Johnson, varaforseti skammtatölvuframleiðandans Rigetti Computing, í viðtali við MIT Tech Review að kælimiðill er ótrúlega erfitt að fá. Vandamálin aukast vegna mikils kostnaðar - það kostar $40 að fylla eina kælibúnað.
En fulltrúar frá D-Wave, öðru skammtafræðifyrirtæki, eru ósammála skoðun Blake. By Varaformaður samtakanna, til framleiðslu á einni skammtatölvu þarf aðeins lítið magn af helíum-3, sem kalla má óverulegt miðað við heildarmagn efnisins. Þess vegna verður skortur á kælimiðli ósýnilegur fyrir skammtaiðnaðinn.
Auk þess er verið að þróa aðrar aðferðir til að vinna helíum-3 sem innihalda ekki trítíum í dag. Ein þeirra er vinnsla samsætunnar úr jarðgasi. Í fyrsta lagi fer það í gegnum djúpa þéttingu við lágt hitastig og fer síðan í gegnum ferla aðskilnaðar og leiðréttingar (aðskilnaður gasóhreininda). Áður var þessi aðferð talin efnahagslega óframkvæmanleg, en með þróun tækninnar hefur staðan breyst. Á síðasta ári um áform hans um að hefja framleiðslu á helíum-3 .
Nokkur lönd eru að gera áætlanir um að ná helíum-3 á tunglinu. Yfirborðslag hennar inniheldur allt að (Tafla 2) þessa efnis. Vísindamenn áætla að auðlindin endist í fimm þúsund ár. NASA hefur þegar byrjað að búa til sem endurvinna í helíum-3. Unnið er að uppbyggingu samsvarandi land- og tunglvirkja и . En það verður ekki hægt að koma því í framkvæmd fyrr en árið 2030.
Önnur leið til að koma í veg fyrir skort á helíum-3 er að finna staðgengill fyrir það við framleiðslu nifteindaskanna. Við the vegur, hún árið 2018 - það varð að kristöllum af sinksúlfíði og litíum-6 flúoríði. Þeir gera það mögulegt að skrá geislavirk efni með nákvæmni yfir 90%.
/ mynd CC BY-ND
Önnur „skammtavandamál“
Fyrir utan helíumskortinn eru aðrir erfiðleikar sem hamla þróun skammtatölva. Í fyrsta lagi er skortur á vélbúnaðarhlutum. Enn eru fá stór fyrirtæki í heiminum sem þróa „fyllingu“ fyrir skammtavélar. Stundum þurfa fyrirtæki að bíða þar til kælikerfið er framleitt, .
Fjöldi ríkja er að reyna að leysa vandann með áætlunum stjórnvalda. Slíkt frumkvæði hefur þegar verið hrundið af stað í Bandaríkjunum og Evrópu. Til dæmis, nýlega í Hollandi, með stuðningi efnahagsráðuneytisins, hófu Delft Circuits starfsemi. Það framleiðir íhluti fyrir skammtatölvunakerfi.
Annað vandamál er skortur á sérfræðingum. Eftirspurnin eftir þeim fer vaxandi, en það er ekki svo auðvelt að finna þá. By NYT, það eru ekki meira en þúsund reyndir „skammtaverkfræðingar“ í heiminum. Leiðandi tækniháskólar leysa vandann. Til dæmis, hjá MIT nú þegar fyrstu forritin til að þjálfa sérfræðinga í að vinna með skammtavélar. Þróun viðeigandi fræðilegra námsbrauta og í American National Quantum Initiative.
Almennt séð eru upplýsingatæknisérfræðingar sannfærðir um að vandamálin sem höfundar skammtatölva standa frammi fyrir séu algjörlega yfirstíganleg. Og í framtíðinni má búast við nýjum tæknibyltingum á þessu sviði.
Það sem við skrifum um í fyrsta blogginu um IaaS fyrirtæki:
Heimild: www.habr.com