ഹീലിയം ക്ഷാമം ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ വികസനം മന്ദഗതിയിലാക്കിയേക്കാം - ഞങ്ങൾ സാഹചര്യം ചർച്ചചെയ്യുന്നു

ഞങ്ങൾ മുൻവ്യവസ്ഥകളെക്കുറിച്ച് സംസാരിക്കുകയും വിദഗ്ധ അഭിപ്രായങ്ങൾ നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു.

/ ഫോട്ടോ ഐബിഎം CC BY-ND

ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളിൽ ഹീലിയം ആവശ്യമായി വരുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഹീലിയം ക്ഷാമത്തിൻ്റെ കഥയിലേക്ക് പോകുന്നതിനുമുമ്പ്, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾക്ക് ആദ്യം ഹീലിയം ആവശ്യമായി വരുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് നമുക്ക് സംസാരിക്കാം.

ക്വാണ്ടം മെഷീനുകൾ ക്വിറ്റുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അവ, ക്ലാസിക്കൽ ബിറ്റുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ഒരേ സമയം 0, 1 എന്നീ സംസ്ഥാനങ്ങളിൽ ആകാം - ഒരു സൂപ്പർപോസിഷനിൽ. ഒരു കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സിസ്റ്റത്തിൽ, പൂജ്യവും ഒന്നുമായി ഒരേസമയം പ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്തുമ്പോൾ ക്വാണ്ടം പാരലലിസം എന്ന പ്രതിഭാസം സംഭവിക്കുന്നു. മോളിക്യുലർ, കെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ അനുകരിക്കുന്നത് പോലെയുള്ള ക്ലാസിക്കൽ കമ്പ്യൂട്ടറുകളേക്കാൾ വേഗത്തിൽ ചില പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ക്വിറ്റ് അധിഷ്ഠിത മെഷീനുകളെ ഈ സവിശേഷത അനുവദിക്കുന്നു.

എന്നാൽ ഒരു പ്രശ്‌നമുണ്ട്: ക്വിറ്റുകൾ ദുർബലമായ വസ്തുക്കളാണ്, അവയ്ക്ക് ഏതാനും നാനോ സെക്കൻഡുകൾ മാത്രമേ സൂപ്പർപോസിഷൻ നിലനിർത്താൻ കഴിയൂ. ഒരു ചെറിയ താപനില വ്യതിയാനം പോലും ഇത് തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു; decoherence. ക്വിറ്റ് നാശം ഒഴിവാക്കാൻ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ പ്രവർത്തിക്കണം കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ - 10 mK (-273,14 ° C). കേവല പൂജ്യത്തിനടുത്തുള്ള താപനില കൈവരിക്കുന്നതിന്, കമ്പനികൾ ദ്രാവക ഹീലിയം ഉപയോഗിക്കുന്നു, അല്ലെങ്കിൽ കൂടുതൽ കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു ഐസോടോപ്പ് ഹീലിയം-3, അത്തരം അങ്ങേയറ്റത്തെ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇത് കഠിനമാക്കുന്നില്ല.

എന്താണ് പ്രശ്നം

സമീപഭാവിയിൽ, ഐടി വ്യവസായം ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ വികസനത്തിന് ഹീലിയം-3 ൻ്റെ ക്ഷാമം നേരിട്ടേക്കാം. ഭൂമിയിൽ, ഈ പദാർത്ഥം പ്രായോഗികമായി ഒരിക്കലും അതിൻ്റെ സ്വാഭാവിക രൂപത്തിൽ കാണപ്പെടുന്നില്ല - അതിൻ്റെ അളവ് ഗ്രഹത്തിൻ്റെ അന്തരീക്ഷത്തിലാണ് 0,000137% മാത്രമാണ് (ഹീലിയം-1,37 നെ അപേക്ഷിച്ച് 4 പിപിഎം). ഹീലിയം -3 ട്രിറ്റിയത്തിൻ്റെ ഒരു ക്ഷയ ഉൽപ്പന്നമാണ്, ഇതിൻ്റെ ഉത്പാദനം 1988-ൽ നിർത്തി (അവസാന ഹെവി വാട്ടർ ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടർ യുഎസ്എയിൽ അടച്ചു). അതിനുശേഷം, ഡീകമ്മീഷൻ ചെയ്ത ആണവായുധങ്ങളുടെ ഘടകങ്ങളിൽ നിന്ന് ട്രിറ്റിയം വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ തുടങ്ങി, പക്ഷേ നൽകി യുഎസ് കോൺഗ്രസ്സ് റിസർച്ച് സർവീസ് പറയുന്നതനുസരിച്ച്, ഈ സംരംഭം തന്ത്രപ്രധാനമായ പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ ശേഖരം ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചില്ല. റഷ്യയ്ക്കും യുഎസിനും ചില കരുതൽ ധനങ്ങളുണ്ട്, പക്ഷേ അവ അവസാനിക്കുന്നു.

റേഡിയോ ആക്ടീവ് വസ്തുക്കൾ തിരയുന്നതിനായി അതിർത്തി ചെക്ക്‌പോസ്റ്റുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ന്യൂട്രോൺ സ്കാനറുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിനായി ഹീലിയം -3 ൻ്റെ ഗണ്യമായ ഒരു ഭാഗം ചെലവഴിക്കുന്നത് സ്ഥിതി കൂടുതൽ വഷളാക്കുന്നു. 2000 മുതൽ എല്ലാ യുഎസ് കസ്റ്റംസ് ഓഫീസുകളിലും ന്യൂട്രോൺ സ്കാനർ നിർബന്ധിത ഉപകരണമാണ്. ഈ നിരവധി ഘടകങ്ങൾ കാരണം, യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിലെ ഹീലിയം -3 ൻ്റെ വിതരണം ഇതിനകം തന്നെ സർക്കാർ ഏജൻസികൾ നിയന്ത്രിക്കുന്നു, അത് പൊതു-സ്വകാര്യ സ്ഥാപനങ്ങൾക്ക് ക്വാട്ട നൽകുന്നു, മാത്രമല്ല എല്ലാവർക്കുമായി മതിയായ ഹീലിയം -3 ഉണ്ടാകില്ലെന്ന് ഐടി വിദഗ്ധർ ആശങ്കപ്പെടുന്നു.

അത് എത്ര മോശമാണ്?

ഹീലിയം -3 ൻ്റെ കുറവ് ക്വാണ്ടം വികസനത്തെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുമെന്ന് വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു. എംഐടി ടെക് റിവ്യൂവിന് നൽകിയ അഭിമുഖത്തിൽ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടർ നിർമ്മാതാക്കളായ റിഗെറ്റി കമ്പ്യൂട്ടിംഗിൻ്റെ വൈസ് പ്രസിഡൻ്റ് ബ്ലെയ്ക്ക് ജോൺസൺ പറഞ്ഞുറഫ്രിജറൻ്റ് ലഭിക്കാൻ അവിശ്വസനീയമാംവിധം ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. അതിൻ്റെ ഉയർന്ന വിലയാണ് പ്രശ്‌നങ്ങൾ വഷളാക്കിയത്-ഒരു റഫ്രിജറേഷൻ യൂണിറ്റ് നിറയ്ക്കാൻ 40 ഡോളർ ചിലവാകും.

എന്നാൽ മറ്റൊരു ക്വാണ്ടം സ്റ്റാർട്ടപ്പായ ഡി-വേവിൻ്റെ പ്രതിനിധികൾ ബ്ലേക്കിൻ്റെ അഭിപ്രായത്തോട് വിയോജിക്കുന്നു. എഴുതിയത് അനുസരിച്ച് ഓർഗനൈസേഷൻ്റെ വൈസ് പ്രസിഡൻ്റ്, ഒരു ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിൻ്റെ നിർമ്മാണത്തിന് ഒരു ചെറിയ അളവിലുള്ള ഹീലിയം -3 മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ, ഇത് പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ ആകെ ലഭ്യമായ അളവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ നിസ്സാരമെന്ന് വിളിക്കാം. അതിനാൽ, ശീതീകരണത്തിൻ്റെ കുറവ് ക്വാണ്ടം വ്യവസായത്തിന് അദൃശ്യമായിരിക്കും.

കൂടാതെ, ട്രിറ്റിയം ഉൾപ്പെടാത്ത ഹീലിയം -3 വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നതിനുള്ള മറ്റ് രീതികൾ ഇന്ന് വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. പ്രകൃതിവാതകത്തിൽ നിന്ന് ഐസോടോപ്പ് വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നതാണ് അതിലൊന്ന്. ആദ്യം, അത് താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ ആഴത്തിലുള്ള ഘനീഭവിക്കുന്നു, തുടർന്ന് വേർപിരിയൽ, തിരുത്തൽ (ഗ്യാസ് മാലിന്യങ്ങളുടെ വേർതിരിക്കൽ) പ്രക്രിയകളിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു. മുമ്പ്, ഈ സമീപനം സാമ്പത്തികമായി അപ്രായോഗികമായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരുന്നു, എന്നാൽ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസത്തോടെ സ്ഥിതി മാറി. കഴിഞ്ഞ വർഷം ഹീലിയം-3 ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള തൻ്റെ പദ്ധതിയെക്കുറിച്ച് ഗാസ്പ്രോം പ്രസ്താവിച്ചു.

ചന്ദ്രനിൽ ഹീലിയം-3 ഖനനം ചെയ്യാൻ നിരവധി രാജ്യങ്ങൾ പദ്ധതിയിടുന്നുണ്ട്. അതിൻ്റെ ഉപരിതല പാളി വരെ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു 2,5 ദശലക്ഷം ടൺ ഈ പദാർത്ഥത്തിൻ്റെ (പട്ടിക 2). ഈ വിഭവം അയ്യായിരം വർഷത്തോളം നിലനിൽക്കുമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണക്കാക്കുന്നു. നാസ ഇതിനകം സൃഷ്ടിക്കാൻ തുടങ്ങി ഇൻസ്റ്റലേഷൻ പദ്ധതികൾആ റീസൈക്കിൾ റെഗോലിത്ത് ഹീലിയം-3 വരെ. അതിനനുസരിച്ചുള്ള ഭൗമ, ചാന്ദ്ര ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചറിൻ്റെ വികസനം നടക്കുന്നു ഇന്ത്യ и കൊയ്ന. എന്നാൽ 2030 വരെ ഇത് പ്രായോഗികമായി നടപ്പിലാക്കാൻ കഴിയില്ല.

ന്യൂട്രോൺ സ്കാനറുകളുടെ ഉത്പാദനത്തിൽ ഹീലിയം-3 യുടെ കുറവ് തടയാനുള്ള മറ്റൊരു മാർഗം ഇതിന് പകരമായി കണ്ടെത്തുക എന്നതാണ്. വഴിയിൽ, അവൾ ഇതിനകം കണ്ടെത്തി 2018 ൽ - ഇത് സിങ്ക് സൾഫൈഡിൻ്റെയും ലിഥിയം -6 ഫ്ലൂറൈഡിൻ്റെയും പരലുകളായി. 90% കവിയുന്ന കൃത്യതയോടെ റേഡിയോ ആക്ടീവ് മെറ്റീരിയലുകൾ രജിസ്റ്റർ ചെയ്യുന്നത് അവ സാധ്യമാക്കുന്നു.

/ ഫോട്ടോ ഐബിഎം CC BY-ND

മറ്റ് "ക്വാണ്ടം" പ്രശ്നങ്ങൾ

ഹീലിയം ക്ഷാമം കൂടാതെ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ വികസനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന മറ്റ് ബുദ്ധിമുട്ടുകളും ഉണ്ട്. ആദ്യത്തേത് ഹാർഡ്‌വെയർ ഘടകങ്ങളുടെ അഭാവമാണ്. ക്വാണ്ടം മെഷീനുകൾക്കായി "ഫില്ലിംഗ്" വികസിപ്പിക്കുന്ന കുറച്ച് വലിയ സംരംഭങ്ങൾ ഇപ്പോഴും ലോകത്ത് ഉണ്ട്. ചിലപ്പോൾ കമ്പനികൾക്ക് തണുപ്പിക്കൽ സംവിധാനം നിർമ്മിക്കുന്നത് വരെ കാത്തിരിക്കേണ്ടി വരും. ഒരു വർഷത്തിൽ കൂടുതൽ.

നിരവധി രാജ്യങ്ങൾ സർക്കാർ പദ്ധതികളിലൂടെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്നു. യുഎസിലും യൂറോപ്പിലും ഇത്തരം സംരംഭങ്ങൾ ഇതിനകം ആരംഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, അടുത്തിടെ നെതർലാൻഡിൽ, സാമ്പത്തിക മന്ത്രാലയത്തിൻ്റെ പിന്തുണയോടെ, ഡെൽഫ് സർക്യൂട്ടുകൾ പ്രവർത്തിക്കാൻ തുടങ്ങി. ഇത് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കുള്ള ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നു.

സ്പെഷ്യലിസ്റ്റുകളുടെ അഭാവമാണ് മറ്റൊരു ബുദ്ധിമുട്ട്. അവയ്ക്കുള്ള ആവശ്യം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്, പക്ഷേ അവരെ കണ്ടെത്തുന്നത് അത്ര എളുപ്പമല്ല. എഴുതിയത് നൽകി NYT, ലോകത്ത് ആയിരത്തിലധികം പരിചയസമ്പന്നരായ "ക്വാണ്ടം എഞ്ചിനീയർമാർ" ഇല്ല. പ്രമുഖ സാങ്കേതിക സർവകലാശാലകൾ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇതിനകം എംഐടിയിൽ സൃഷ്ടിക്കാൻ ക്വാണ്ടം മെഷീനുകളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നതിൽ വിദഗ്ധരെ പരിശീലിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ആദ്യ പ്രോഗ്രാമുകൾ. പ്രസക്തമായ അക്കാദമിക് പ്രോഗ്രാമുകളുടെ വികസനം ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു അമേരിക്കൻ നാഷണൽ ക്വാണ്ടം ഇനിഷ്യേറ്റീവിലും.

പൊതുവേ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ സ്രഷ്‌ടാക്കൾ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന പ്രശ്‌നങ്ങൾ പൂർണ്ണമായും മറികടക്കാവുന്നതാണെന്ന് ഐടി വിദഗ്ധർക്ക് ബോധ്യമുണ്ട്. ഭാവിയിൽ ഈ മേഖലയിൽ പുതിയ സാങ്കേതിക മുന്നേറ്റങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കാം.

എൻ്റർപ്രൈസ് IaaS-നെക്കുറിച്ചുള്ള ആദ്യ ബ്ലോഗിൽ ഞങ്ങൾ എന്താണ് എഴുതുന്നത്:

• പ്രവർത്തനത്തിൽ ഒരു വർഷം: GDPR പ്രകാരം ആരെല്ലാം ശിക്ഷിക്കപ്പെട്ടു
• ഡാറ്റാ സെന്ററുകളുടെ വികസനം: സാങ്കേതിക പ്രവണതകൾ
• ഒരു ഡാറ്റാ സെന്ററിന്റെ ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത എങ്ങനെ മെച്ചപ്പെടുത്താം
• എന്തുകൊണ്ടാണ് കമ്പനികൾ കണ്ടെയ്‌നറുകളേക്കാൾ വെർച്വൽ മെഷീനുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്
• ബിസിനസ്സ് വളരാൻ IaaS എങ്ങനെ സഹായിക്കുന്നു: ക്ലൗഡ് പരിഹരിക്കുന്ന മൂന്ന് വെല്ലുവിളികൾ
• ക്ലൗഡിലെ സെർവർലെസ് കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് - ഒരു ആധുനിക പ്രവണതയോ ആവശ്യമോ?
• ക്ലൗഡിൽ ഒരു ഡിസ്ക് സിസ്റ്റം എങ്ങനെ പരിശോധിക്കാം

അവലംബം: www.habr.com