ನಾವು ಪೂರ್ವಾಪೇಕ್ಷಿತಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತನಾಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ತಜ್ಞರ ಅಭಿಪ್ರಾಯಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತೇವೆ.
/ ಫೋಟೋ CC BY-ND
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೀಲಿಯಂ ಏಕೆ ಬೇಕು?
ಹೀಲಿಯಂ ಕೊರತೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯ ಕಥೆಗೆ ತೆರಳುವ ಮೊದಲು, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಮೊದಲ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಹೀಲಿಯಂ ಏಕೆ ಬೇಕು ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ಮಾತನಾಡೋಣ.
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯಂತ್ರಗಳು ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಅವು, ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಬಿಟ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ 0 ಮತ್ತು 1 ರಾಜ್ಯಗಳಲ್ಲಿರಬಹುದು - ಸೂಪರ್‌ಪೋಸಿಷನ್‌ನಲ್ಲಿ. ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಶೂನ್ಯ ಮತ್ತು ಒಂದರೊಂದಿಗೆ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದಾಗ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಮಾನಾಂತರತೆಯ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವು ಕ್ವಿಟ್-ಆಧಾರಿತ ಯಂತ್ರಗಳು ಕೆಲವು ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸಲು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಆಣ್ವಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅನುಕರಿಸುವುದು.
ಆದರೆ ಒಂದು ಸಮಸ್ಯೆ ಇದೆ: ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳು ದುರ್ಬಲವಾದ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಅವು ಕೆಲವು ನ್ಯಾನೊಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಮಾತ್ರ ಸೂಪರ್‌ಪೋಸಿಶನ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲವು. ಸ್ವಲ್ಪ ತಾಪಮಾನದ ಏರಿಳಿತದಿಂದಲೂ ಇದು ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ; . ಕ್ವಿಟ್ ವಿನಾಶವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ - 10 mK (-273,14 ° C). ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯಕ್ಕೆ ಸಮೀಪವಿರುವ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಕಂಪನಿಗಳು ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿ, ಐಸೊಟೋಪ್ , ಇದು ಅಂತಹ ವಿಪರೀತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಗಟ್ಟಿಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ.
ಸಮಸ್ಯೆ ಏನು
ಮುಂದಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ, ಐಟಿ ಉದ್ಯಮವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಹೀಲಿಯಂ-3 ಕೊರತೆಯನ್ನು ಎದುರಿಸಬಹುದು. ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ, ಈ ವಸ್ತುವು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಅದರ ನೈಸರ್ಗಿಕ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವುದಿಲ್ಲ - ಅದರ ಪರಿಮಾಣವು ಗ್ರಹದ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿದೆ (ಹೀಲಿಯಂ-1,37 ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ 4 ppm). ಹೀಲಿಯಂ -3 ಟ್ರಿಟಿಯಂನ ಕೊಳೆಯುವ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ, ಅದರ ಉತ್ಪಾದನೆ (ಕಳೆದ ಭಾರೀ ನೀರಿನ ಪರಮಾಣು ರಿಯಾಕ್ಟರ್ ಅನ್ನು USA ನಲ್ಲಿ ಮುಚ್ಚಲಾಯಿತು). ನಂತರ, ಟ್ರಿಟಿಯಮ್ ಅನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿದ ಪರಮಾಣು ಶಸ್ತ್ರಾಸ್ತ್ರಗಳ ಘಟಕಗಳಿಂದ ಹೊರತೆಗೆಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು, ಆದರೆ US ಕಾಂಗ್ರೆಷನಲ್ ರಿಸರ್ಚ್ ಸರ್ವೀಸ್ ಪ್ರಕಾರ, ಈ ಉಪಕ್ರಮವು ಕಾರ್ಯತಂತ್ರದ ವಸ್ತುವಿನ ಸಂಗ್ರಹವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಿಲ್ಲ. ರಷ್ಯಾ ಮತ್ತು ಯುಎಸ್ ಕೆಲವು ಮೀಸಲುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಆದರೆ .
ವಿಕಿರಣಶೀಲ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಹುಡುಕಲು ಗಡಿ ಚೆಕ್‌ಪಾಯಿಂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಸ್ಕ್ಯಾನರ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಹೀಲಿಯಂ -3 ನ ಸಾಕಷ್ಟು ಮಹತ್ವದ ಭಾಗವನ್ನು ಖರ್ಚು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಎಂಬ ಅಂಶದಿಂದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯು ಉಲ್ಬಣಗೊಂಡಿದೆ. ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಸ್ಕ್ಯಾನರ್ 2000 ರಿಂದ ಎಲ್ಲಾ US ಕಸ್ಟಮ್ಸ್ ಕಚೇರಿಗಳಲ್ಲಿ ಕಡ್ಡಾಯ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಈ ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳಿಂದಾಗಿ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೀಲಿಯಂ-3 ಪೂರೈಕೆಯನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ಸಾರ್ವಜನಿಕ ಮತ್ತು ಖಾಸಗಿ ಸಂಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಕೋಟಾಗಳನ್ನು ನೀಡುವ ಸರ್ಕಾರಿ ಏಜೆನ್ಸಿಗಳಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಶೀಘ್ರದಲ್ಲೇ ಎಲ್ಲರಿಗೂ ಸಾಕಷ್ಟು ಹೀಲಿಯಂ-3 ಇರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಐಟಿ ತಜ್ಞರು ಚಿಂತಿಸುತ್ತಾರೆ.
ಇದು ಎಷ್ಟು ಕೆಟ್ಟದು?
ಹೀಲಿಯಂ -3 ಕೊರತೆಯು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಗಳ ಮೇಲೆ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ತಯಾರಕ ರಿಗೆಟ್ಟಿ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್‌ನ ಉಪಾಧ್ಯಕ್ಷ ಬ್ಲೇಕ್ ಜಾನ್ಸನ್, MIT ಟೆಕ್ ರಿವ್ಯೂಗೆ ನೀಡಿದ ಸಂದರ್ಶನದಲ್ಲಿ ಶೀತಕವನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ನಂಬಲಾಗದಷ್ಟು ಕಷ್ಟ. ಅದರ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೆಚ್ಚದಿಂದ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಉಲ್ಬಣಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ-ಒಂದು ಶೈತ್ಯೀಕರಣ ಘಟಕವನ್ನು ತುಂಬಲು $40 ವೆಚ್ಚವಾಗುತ್ತದೆ.
ಆದರೆ ಮತ್ತೊಂದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಟಾರ್ಟಪ್ ಡಿ-ವೇವ್‌ನ ಪ್ರತಿನಿಧಿಗಳು ಬ್ಲೇಕ್‌ನ ಅಭಿಪ್ರಾಯವನ್ನು ಒಪ್ಪುವುದಿಲ್ಲ. ಮೂಲಕ ಸಂಸ್ಥೆಯ ಉಪಾಧ್ಯಕ್ಷರು, ಒಂದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕೇವಲ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಹೀಲಿಯಂ -3 ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ವಸ್ತುವಿನ ಒಟ್ಟು ಲಭ್ಯವಿರುವ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಅತ್ಯಲ್ಪ ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಶೈತ್ಯೀಕರಣದ ಕೊರತೆಯು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಉದ್ಯಮಕ್ಕೆ ಅಗೋಚರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಜೊತೆಗೆ, ಟ್ರಿಟಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರದ ಹೀಲಿಯಂ -3 ಅನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯುವ ಇತರ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಇಂದು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದಿಂದ ಐಸೊಟೋಪ್ ಅನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯುವುದು. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಆಳವಾದ ಘನೀಕರಣಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ನಂತರ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆ ಮತ್ತು ಸರಿಪಡಿಸುವಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ಹೋಗುತ್ತದೆ (ಅನಿಲ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆ). ಹಿಂದೆ, ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಆರ್ಥಿಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಲ್ಲ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿತ್ತು, ಆದರೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯೊಂದಿಗೆ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ ಬದಲಾಗಿದೆ. ಕಳೆದ ವರ್ಷ ಹೀಲಿಯಂ-3 ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವ ಅವರ ಯೋಜನೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ .
ಚಂದ್ರನ ಮೇಲೆ ಹೀಲಿಯಂ-3 ಗಣಿಗಾರಿಕೆ ಮಾಡಲು ಹಲವಾರು ದೇಶಗಳು ಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತಿವೆ. ಇದರ ಮೇಲ್ಮೈ ಪದರವು ವರೆಗೆ ಒಳಗೊಂಡಿದೆ (ಕೋಷ್ಟಕ 2) ಈ ವಸ್ತುವಿನ. ಈ ಸಂಪನ್ಮೂಲವು ಐದು ಸಾವಿರ ವರ್ಷಗಳವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಂದಾಜಿಸಿದ್ದಾರೆ. ನಾಸಾ ಈಗಾಗಲೇ ರಚಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದೆ ಎಂದು ಮರುಬಳಕೆ ಹೀಲಿಯಂ-3 ಗೆ. ಅನುಗುಣವಾದ ಭೂ ಮತ್ತು ಚಂದ್ರ ಮೂಲಸೌಕರ್ಯಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಕೈಗೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತಿದೆ и . ಆದರೆ 2030 ರವರೆಗೆ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಅದನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ.
ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಸ್ಕ್ಯಾನರ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಹೀಲಿಯಂ-3 ಕೊರತೆಯನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟುವ ಇನ್ನೊಂದು ಮಾರ್ಗವೆಂದರೆ ಅದಕ್ಕೆ ಪರ್ಯಾಯವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು. ಮೂಲಕ, ಅವಳ 2018 ರಲ್ಲಿ - ಇದು ಸತು ಸಲ್ಫೈಡ್ ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ -6 ಫ್ಲೋರೈಡ್ನ ಹರಳುಗಳಾಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟಿತು. 90% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿಕಿರಣಶೀಲ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಂದಾಯಿಸಲು ಅವರು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತಾರೆ.
/ ಫೋಟೋ CC BY-ND
ಇತರ "ಕ್ವಾಂಟಮ್" ಸಮಸ್ಯೆಗಳು
ಹೀಲಿಯಂ ಕೊರತೆಯ ಜೊತೆಗೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಇತರ ತೊಂದರೆಗಳಿವೆ. ಮೊದಲನೆಯದು ಹಾರ್ಡ್‌ವೇರ್ ಘಟಕಗಳ ಕೊರತೆ. ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ಕೆಲವು ದೊಡ್ಡ ಉದ್ಯಮಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯಂತ್ರಗಳಿಗೆ "ಭರ್ತಿ" ಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿವೆ. ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಕಂಪನಿಗಳು ತಂಪಾಗಿಸುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ತಯಾರಿಸುವವರೆಗೆ ಕಾಯಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. .
ಹಲವಾರು ದೇಶಗಳು ಸರ್ಕಾರದ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳ ಮೂಲಕ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತಿವೆ. ಅಂತಹ ಉಪಕ್ರಮಗಳನ್ನು ಈಗಾಗಲೇ ಯುಎಸ್ ಮತ್ತು ಯುರೋಪ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ನೆದರ್ಲ್ಯಾಂಡ್ಸ್ನಲ್ಲಿ, ಅರ್ಥಶಾಸ್ತ್ರ ಸಚಿವಾಲಯದ ಬೆಂಬಲದೊಂದಿಗೆ, ಡೆಲ್ಫ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದವು. ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.
ಮತ್ತೊಂದು ತೊಂದರೆ ಎಂದರೆ ತಜ್ಞರ ಕೊರತೆ. ಅವರಿಗೆ ಬೇಡಿಕೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಅಷ್ಟು ಸುಲಭವಲ್ಲ. ಮೂಲಕ NYT, ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಸಾವಿರಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಅನುಭವಿ "ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು" ಇಲ್ಲ. ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯಗಳು ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಈಗಾಗಲೇ MIT ನಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯಂತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಲ್ಲಿ ತಜ್ಞರಿಗೆ ತರಬೇತಿ ನೀಡುವ ಮೊದಲ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳು. ಸಂಬಂಧಿತ ಶೈಕ್ಷಣಿಕ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ಅಮೇರಿಕನ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇನಿಶಿಯೇಟಿವ್ ನಲ್ಲಿ.
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಸೃಷ್ಟಿಕರ್ತರು ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮೀರಬಲ್ಲವು ಎಂದು ಐಟಿ ತಜ್ಞರು ಮನವರಿಕೆ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ. ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ನಾವು ಈ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಹೊಸ ತಾಂತ್ರಿಕ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು.
ಎಂಟರ್‌ಪ್ರೈಸ್ IaaS ಕುರಿತು ನಾವು ಮೊದಲ ಬ್ಲಾಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಏನು ಬರೆಯುತ್ತೇವೆ:
ಮೂಲ: www.habr.com