हेलियमच्या कमतरतेमुळे क्वांटम कॉम्प्युटरचा विकास कमी होऊ शकतो - आम्ही परिस्थितीवर चर्चा करतो

आम्ही पूर्वतयारीबद्दल बोलतो आणि तज्ञांची मते देतो.

/ छायाचित्र आयबीएम रिसर्च सीसी बाय-एनडी

क्वांटम कॉम्प्युटरमध्ये हेलियम का आवश्यक आहे?

हेलियमच्या कमतरतेच्या कथेकडे जाण्यापूर्वी, क्वांटम संगणकांना प्रथम स्थानावर हेलियम का आवश्यक आहे याबद्दल बोलूया.

क्वांटम मशीन क्यूबिट्सवर चालतात. ते, शास्त्रीय बिट्सच्या विपरीत, एकाच वेळी 0 आणि 1 स्थितीत असू शकतात - एका सुपरपोझिशनमध्ये. संगणकीय प्रणालीमध्ये, क्वांटम समांतरतेची घटना घडते जेव्हा ऑपरेशन्स एकाच वेळी शून्य आणि एक सह केली जातात. हे वैशिष्ट्य क्यूबिट-आधारित मशीन्सना शास्त्रीय संगणकांपेक्षा काही समस्या जलद सोडवण्यास अनुमती देते, जसे की आण्विक आणि रासायनिक अभिक्रियांचे अनुकरण करणे.

पण एक समस्या आहे: क्यूबिट्स नाजूक वस्तू आहेत आणि ते फक्त काही नॅनोसेकंदांसाठी सुपरपोझिशन राखू शकतात. अगदी थोड्या तापमानाच्या चढउतारामुळे ते विस्कळीत होते; विसंगतता. क्यूबिट विनाश टाळण्यासाठी, क्वांटम संगणक काम केलेच पाहिजे कमी तापमानात - 10 mK (-273,14°C). पूर्ण शून्याच्या जवळ तापमान गाठण्यासाठी, कंपन्या द्रव हेलियम किंवा अधिक अचूकपणे, समस्थानिक वापरतात. हेलियम -3, जे अशा अत्यंत परिस्थितीत कठोर होत नाही.

काय अडचण आहे

नजीकच्या भविष्यात, आयटी उद्योगाला क्वांटम कॉम्प्युटरच्या विकासासाठी हेलियम-3 ची कमतरता भासू शकते. पृथ्वीवर, हा पदार्थ व्यावहारिकरित्या त्याच्या नैसर्गिक स्वरूपात आढळत नाही - त्याचे प्रमाण ग्रहाच्या वातावरणात आहे फक्त 0,000137% आहे (हेलियम-1,37 च्या सापेक्ष 4 ppm). हेलियम -3 हे ट्रिटियमचे क्षय उत्पादन आहे, ज्याचे उत्पादन 1988 मध्ये थांबले (यूएसएमध्ये शेवटची जड पाण्याची अणुभट्टी बंद झाली होती). त्यानंतर, डिकमीशन केलेल्या अण्वस्त्रांच्या घटकांमधून ट्रिटियम काढले जाऊ लागले, परंतु दिले यूएस काँग्रेसनल रिसर्च सर्व्हिसच्या मते, या उपक्रमामुळे सामरिक पदार्थाच्या साठ्यात लक्षणीय वाढ झाली नाही. रशिया आणि अमेरिकेकडे काही साठे आहेत, पण ते संपुष्टात येत आहेत.

किरणोत्सर्गी सामग्री शोधण्यासाठी सीमा चौक्यांवर वापरल्या जाणाऱ्या न्यूट्रॉन स्कॅनरच्या निर्मितीवर हीलियम-3 चा बराचसा महत्त्वाचा भाग खर्च केला जातो या वस्तुस्थितीमुळे परिस्थिती आणखी बिकट झाली आहे. न्यूट्रॉन स्कॅनर 2000 पासून सर्व यूएस सीमाशुल्क कार्यालयांमध्ये अनिवार्य साधन आहे. यातील अनेक घटकांमुळे, युनायटेड स्टेट्समधील हेलियम-3 चा पुरवठा आधीच सरकारी संस्थांद्वारे नियंत्रित आहे जे सार्वजनिक आणि खाजगी संस्थांना कोटा जारी करतात आणि आयटी तज्ञांना काळजी वाटते की लवकरच प्रत्येकासाठी पुरेसे हेलियम-3 नसेल.

ते किती वाईट आहे?

हेलियम -3 च्या कमतरतेमुळे क्वांटम विकासावर नकारात्मक परिणाम होईल असे मानले जाते. ब्लेक जॉन्सन, क्वांटम कॉम्प्युटर निर्माता रिगेटी कॉम्प्युटिंगचे उपाध्यक्ष, एमआयटी टेक रिव्ह्यूला दिलेल्या मुलाखतीत मी सांगितलेते रेफ्रिजरंट मिळवणे आश्चर्यकारकपणे कठीण आहे. त्याच्या उच्च किमतीमुळे समस्या वाढल्या आहेत - एक रेफ्रिजरेशन युनिट भरण्यासाठी 40 हजार डॉलर्स लागतात.

पण डी-वेव्ह या दुसऱ्या क्वांटम स्टार्टअपचे प्रतिनिधी ब्लेकच्या मताशी असहमत आहेत. द्वारे त्यानुसार संस्थेचे उपाध्यक्ष, एका क्वांटम कॉम्प्युटरच्या निर्मितीसाठी फक्त थोड्या प्रमाणात हेलियम -3 आवश्यक आहे, जे पदार्थाच्या एकूण उपलब्ध व्हॉल्यूमच्या तुलनेत नगण्य म्हणता येईल. त्यामुळे रेफ्रिजरंटची कमतरता क्वांटम उद्योगासाठी अदृश्य असेल.

तसेच, ट्रिटियमचा समावेश नसलेल्या हेलियम-3 काढण्याच्या इतर पद्धती आज विकसित केल्या जात आहेत. त्यापैकी एक म्हणजे नैसर्गिक वायूपासून समस्थानिक काढणे. प्रथम, ते कमी तापमानात खोल संक्षेपणातून जाते, आणि नंतर विलगीकरण आणि सुधारणे (गॅस अशुद्धतेचे पृथक्करण) प्रक्रियेतून जाते. पूर्वी, हा दृष्टिकोन आर्थिकदृष्ट्या अव्यवहार्य मानला जात होता, परंतु तंत्रज्ञानाच्या विकासासह परिस्थिती बदलली आहे. हेलियम-3 चे उत्पादन सुरू करण्याच्या त्याच्या योजनांबद्दल गेल्या वर्षी गॅझप्रॉमने सांगितले.

अनेक देश चंद्रावर हेलियम-3 उत्खनन करण्याच्या योजना आखत आहेत. त्याच्या पृष्ठभागाच्या स्तरामध्ये पर्यंत समाविष्ट आहे 2,5 दशलक्ष टन (तक्ता 2) या पदार्थाचा. शास्त्रज्ञांचा अंदाज आहे की संसाधन पाच हजार वर्षे टिकेल. नासाने आधीच तयार करण्यास सुरुवात केली आहे स्थापना प्रकल्पते रीसायकल रेगोलिथ हेलियम -3 पर्यंत. संबंधित स्थलीय आणि चंद्र पायाभूत सुविधांचा विकास केला जात आहे भारत и चीन. परंतु 2030 पर्यंत त्याची प्रत्यक्ष अंमलबजावणी करणे शक्य होणार नाही.

हीलियम-3 ची कमतरता टाळण्यासाठी दुसरा मार्ग म्हणजे न्यूट्रॉन स्कॅनरच्या निर्मितीमध्ये त्याचा पर्याय शोधणे. तसे, तिचे आधीच शोधले आहे 2018 मध्ये - ते झिंक सल्फाइड आणि लिथियम -6 फ्लोराइडचे स्फटिक बनले. ते 90% पेक्षा जास्त अचूकतेसह किरणोत्सर्गी सामग्रीची नोंदणी करणे शक्य करतात.

/ छायाचित्र आयबीएम रिसर्च सीसी बाय-एनडी

इतर "क्वांटम" समस्या

हेलियमच्या कमतरतेशिवाय, क्वांटम कॉम्प्युटरच्या विकासात अडथळा आणणाऱ्या इतर अडचणी आहेत. प्रथम हार्डवेअर घटकांची कमतरता आहे. क्वांटम मशीनसाठी "फिलिंग" विकसित करत असलेल्या जगात अजूनही काही मोठे उद्योग आहेत. कधीकधी कंपन्यांना कूलिंग सिस्टम तयार होईपर्यंत प्रतीक्षा करावी लागते, एक वर्षापेक्षा जास्त.

अनेक देश सरकारी कार्यक्रमांद्वारे समस्या सोडवण्याचा प्रयत्न करत आहेत. अमेरिका आणि युरोपमध्ये असे उपक्रम यापूर्वीच सुरू करण्यात आले आहेत. उदाहरणार्थ, नुकतेच नेदरलँड्समध्ये, अर्थशास्त्र मंत्रालयाच्या पाठिंब्याने, डेल्फ्ट सर्किट्स कार्यरत आहेत. हे क्वांटम संगणन प्रणालीसाठी घटक तयार करते.

आणखी एक अडचण म्हणजे तज्ञांची कमतरता. त्यांची मागणी वाढत आहे, परंतु त्यांना शोधणे इतके सोपे नाही. द्वारे दिले NYT, जगात हजाराहून अधिक अनुभवी "क्वांटम इंजिनीअर" नाहीत. आघाडीची तांत्रिक विद्यापीठे समस्या सोडवत आहेत. उदाहरणार्थ, एमआयटीमध्ये आधीच तयार करा क्वांटम मशीनसह काम करण्यासाठी तज्ञांना प्रशिक्षण देण्यासाठी पहिले कार्यक्रम. संबंधित शैक्षणिक कार्यक्रमांचा विकास गुंतलेले आहेत आणि अमेरिकन नॅशनल क्वांटम इनिशिएटिव्ह मध्ये.

सर्वसाधारणपणे, आयटी तज्ञांना खात्री आहे की क्वांटम कॉम्प्युटरच्या निर्मात्यांसमोरील समस्या पूर्णपणे दूर करण्यायोग्य आहेत. आणि भविष्यात आपण या क्षेत्रात नवीन तांत्रिक प्रगतीची अपेक्षा करू शकतो.

एंटरप्राइझ IaaS बद्दल पहिल्या ब्लॉगमध्ये आम्ही काय लिहितो:

• कारवाईचे एक वर्ष: GDPR अंतर्गत कोणाला आणि कशासाठी शिक्षा झाली
• डेटा केंद्रांचा विकास: तांत्रिक ट्रेंड
• डेटा सेंटरची ऊर्जा कार्यक्षमता कशी सुधारायची
• कंपन्या व्हर्च्युअल मशीन्स का वापरतात, कंटेनर नाही
• IaaS व्यवसाय वाढण्यास कशी मदत करते: तीन आव्हाने क्लाउड सोडवेल
• क्लाउडमध्ये सर्व्हरलेस संगणन - आधुनिक ट्रेंड की गरज?
• क्लाउडमध्ये डिस्क सिस्टमची चाचणी कशी करावी

स्त्रोत: www.habr.com