前提条件について説明し、専門家の意見を提供します。
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なぜ量子コンピューターにヘリウムが必要なのでしょうか?
ヘリウム不足の状況の話に移る前に、そもそもなぜ量子コンピューターにヘリウムが必要なのかについてお話しましょう。
量子マシンは量子ビット上で動作します。これらは、古典的なビットとは異なり、重ね合わせて同時に状態 0 と 1 になることができます。コンピューティング システムでは、演算が XNUMX と XNUMX で同時に実行されるときに、量子並列性の現象が発生します。この機能により、量子ビットベースのマシンは、分子反応や化学反応のシミュレーションなど、いくつかの問題を従来のコンピューターよりも速く解決できます。
しかし、問題があります。量子ビットは壊れやすい物体であり、重ね合わせを維持できるのは数ナノ秒だけです。それはわずかな温度変化によっても中断されます。 。量子ビットの破壊を避けるために、量子コンピューターは 低温 - 10 mK (-273,14°C)。絶対零度に近い温度を達成するために、企業は液体ヘリウム、より正確には同位体を使用します。 、このような極端な条件下でも硬化しません。
何が問題ですか
近い将来、IT業界は量子コンピューター開発用のヘリウム3の不足に直面する可能性がある。地球上では、この物質が自然な形で見つかることはほとんどありません。その体積は地球の大気中にあります。 (ヘリウム 1,37 に対して 4 ppm)。ヘリウム 3 はトリチウムの崩壊生成物であり、その生成物は （最後の重水原子炉は米国で閉鎖されました）。その後、退役した核兵器の部品からトリチウムが抽出され始めたが、 米国議会調査局によると、この構想によって戦略物質の備蓄が大幅に増加することはなかった。ロシアとアメリカには予備力があるが、 .
ヘリウム3のかなりの部分が、国境検問所で放射性物質を捜索するために使用される中性子スキャナーの製造に費やされているという事実によって、状況はさらに悪化している。中性子スキャナーは、2000 年以来、米国のすべての税関で必須のツールとなっています。これらの多くの要因により、米国におけるヘリウム 3 の供給はすでに公的および民間組織に割り当てを発行する政府機関によって管理されており、IT 専門家は間もなく全員に十分なヘリウム 3 が不足するのではないかと懸念しています。
どれくらい悪い？
ヘリウム3の不足は量子の開発に悪影響を与えると考えられています。量子コンピューターメーカー、リゲッティ・コンピューティングの副社長、ブレイク・ジョンソン氏がMIT Tech Reviewのインタビューで語った。 その冷媒は入手が非常に困難です。問題はその高コストによってさらに悪化します。40 つの冷凍ユニットを充填するには XNUMX ドルの費用がかかります。
しかし、別の量子スタートアップである D-Wave の代表者は、Blake 氏の意見に同意しません。による 同組織の副会長によると、3台の量子コンピューターの製造には少量のヘリウムXNUMXしか必要とせず、利用可能な物質の総量に比べれば微々たる量であるといえる。したがって、冷媒の不足は量子産業にとっては目に見えないものになります。
さらに、トリチウムを使用しないヘリウム 3 を抽出する他の方法も現在開発されています。その 3 つは、天然ガスからの同位体の抽出です。まず、低温で深く凝縮し、その後、分離と精留（ガス不純物の分離）のプロセスを経ます。以前は、このアプローチは経済的に実行不可能であると考えられていましたが、テクノロジーの発展により状況は変わりました。昨年、ヘリウム XNUMX の生産を開始する計画について語った .
多くの国が月でヘリウム3を採掘する計画を立てています。その表層には以下のものが含まれています この物質の（表２）。科学者らは、この資源は 2 年間存続すると推定しています。 NASAはすでに作成を開始しています リサイクルする ヘリウム-3へ。対応する地上および月インフラの開発が行われています и 。しかし、実際に実用化できるのは2030年になるだろう。
ヘリウム 3 の不足を防ぐもう XNUMX つの方法は、中性子スキャナーの製造においてヘリウム XNUMX の代替品を見つけることです。ちなみに彼女は、 2018年に硫化亜鉛とフッ化リチウム6の結晶になりました。 90%を超える精度で放射性物質を登録することが可能になります。
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その他の「量子」問題
ヘリウム不足以外にも、量子コンピューターの開発を妨げている問題は他にもあります。 1 つ目は、ハードウェア コンポーネントが不足していることです。量子マシンの「充填」を開発している大企業は世界でもまだほとんどありません。場合によっては、企業は冷却システムが製造されるまで待たなければなりません。 .
多くの国が政府のプログラムを通じて問題を解決しようとしています。このような取り組みは米国や欧州ではすでに始まっている。たとえば、オランダではつい最近、経済省の支援を受けてデルフト・サーキットが運営を開始しました。量子コンピューティング システム用のコンポーネントを製造しています。
もう一つの困難は、専門家が不足していることです。それらの需要は高まっていますが、見つけるのはそれほど簡単ではありません。による ニューヨークタイムズ、経験豊富な「量子エンジニア」は世界中に 1,000 人しかいません。有力な工科大学がこの問題を解決しています。たとえば、MIT ではすでに 量子マシンを扱う専門家を訓練するための最初のプログラム。関連する学術プログラムの開発 そしてアメリカ国家量子イニシアチブでも。
一般に、IT 専門家は、量子コンピューターの作成者が直面している問題は完全に克服可能であると確信しています。そして将来的には、この分野で新たな技術的進歩が期待できるでしょう。
エンタープライズ IaaS に関する最初のブログで書いている内容は次のとおりです。
出所： habr.com