Kami bercakap tentang prasyarat dan memberikan pendapat pakar.
/ foto CC BY-ND
Mengapakah helium diperlukan dalam komputer kuantum?
Sebelum beralih kepada cerita situasi kekurangan helium, mari kita bercakap tentang mengapa komputer kuantum memerlukan helium di tempat pertama.
Mesin kuantum beroperasi pada qubit. Mereka, tidak seperti bit klasik, boleh berada dalam keadaan 0 dan 1 pada masa yang sama - dalam superposisi. Dalam sistem pengkomputeran, fenomena keselarian kuantum berlaku apabila operasi dilakukan serentak dengan sifar dan satu. Ciri ini membolehkan mesin berasaskan qubit menyelesaikan beberapa masalah lebih cepat daripada komputer klasik, seperti mensimulasikan tindak balas molekul dan kimia.
Tetapi terdapat masalah: qubit adalah objek rapuh dan mereka hanya boleh mengekalkan superposisi untuk beberapa nanosaat. Ia terganggu oleh walaupun sedikit turun naik suhu; yang dipanggil . Untuk mengelakkan kemusnahan qubit, komputer kuantum pada suhu rendah - 10 mK (-273,14Β°C). Untuk mencapai suhu yang hampir kepada sifar mutlak, syarikat menggunakan helium cecair, atau lebih tepat lagi, isotop , yang tidak mengeras di bawah keadaan yang melampau.
Apa masalahnya
Dalam masa terdekat, industri IT mungkin menghadapi kekurangan helium-3 untuk pembangunan komputer kuantum. Di Bumi, bahan ini hampir tidak pernah ditemui dalam bentuk semula jadi - isipadunya berada di atmosfera planet (1,37 ppm berbanding helium-4). Helium-3 adalah produk pereputan tritium, yang menghasilkannya (reaktor nuklear air berat terakhir ditutup di Amerika Syarikat). Selepas itu, tritium mula diekstrak daripada komponen senjata nuklear yang dinyahtauliah, tetapi Menurut Perkhidmatan Penyelidikan Kongres AS, inisiatif ini tidak meningkatkan stok bahan strategik dengan ketara. Rusia dan AS mempunyai beberapa rizab, tetapi .
Keadaan ini diburukkan lagi oleh fakta bahawa sebahagian besar helium-3 dibelanjakan untuk pengeluaran pengimbas neutron yang digunakan di pusat pemeriksaan sempadan untuk mencari bahan radioaktif. Pengimbas neutron telah menjadi alat wajib di semua pejabat kastam AS sejak tahun 2000. Disebabkan oleh beberapa faktor ini, bekalan helium-3 di Amerika Syarikat sudah dikawal oleh agensi kerajaan yang mengeluarkan kuota kepada organisasi awam dan swasta, dan pakar IT bimbang bahawa tidak lama lagi tidak akan ada helium-3 yang mencukupi untuk semua orang.
teruk sangat ke?
Adalah dipercayai bahawa kekurangan helium-3 akan memberi kesan negatif terhadap perkembangan kuantum. Blake Johnson, naib presiden pengeluar komputer kuantum Rigetti Computing, dalam temu bual dengan MIT Tech Review penyejuk itu amat sukar diperolehi. Masalahnya diburukkan lagi dengan kosnya yang tinggiβia berharga $40 untuk mengisi satu unit penyejukan.
Tetapi wakil dari D-Wave, satu lagi permulaan kuantum, tidak bersetuju dengan pendapat Blake. Oleh Naib Presiden organisasi, pengeluaran satu komputer kuantum hanya memerlukan sejumlah kecil helium-3, yang boleh dipanggil tidak penting berbanding dengan jumlah isipadu bahan yang ada. Oleh itu, kekurangan bahan pendingin akan tidak dapat dilihat oleh industri kuantum.
Selain itu, kaedah lain untuk mengekstrak helium-3 yang tidak melibatkan tritium sedang dibangunkan hari ini. Salah satunya ialah pengekstrakan isotop daripada gas asli. Pertama, ia mengalami pemeluwapan dalam pada suhu rendah, dan kemudian melalui proses pemisahan dan pembetulan (pemisahan kekotoran gas). Sebelum ini, pendekatan ini dianggap tidak boleh dilaksanakan secara ekonomi, tetapi dengan perkembangan teknologi keadaan telah berubah. Tahun lepas mengenai rancangannya untuk mula menghasilkan helium-3 .
Beberapa negara sedang membuat rancangan untuk melombong helium-3 di Bulan. Lapisan permukaannya mengandungi sehingga (Jadual 2) bahan ini. Para saintis menganggarkan bahawa sumber itu akan bertahan selama lima ribu tahun. NASA telah pun mula mencipta kitar semula itu kepada helium-3. Pembangunan infrastruktur darat dan bulan yang sepadan sedang dijalankan ΠΈ . Tetapi tidak mungkin untuk melaksanakannya dalam amalan sehingga 2030.
Satu lagi cara untuk mengelakkan kekurangan helium-3 ialah mencari penggantinya dalam penghasilan pengimbas neutron. By the way, dia pada 2018 - ia menjadi kristal zink sulfida dan litium-6 fluorida. Mereka memungkinkan untuk mendaftarkan bahan radioaktif dengan ketepatan melebihi 90%.
/ foto CC BY-ND
Masalah "kuantum" lain
Selain kekurangan helium, terdapat kesukaran lain yang menghalang pembangunan komputer kuantum. Yang pertama ialah kekurangan komponen perkakasan. Masih terdapat beberapa perusahaan besar di dunia yang membangunkan "pengisian" untuk mesin kuantum. Kadangkala syarikat terpaksa menunggu sehingga sistem penyejukan dihasilkan, .
Beberapa negara cuba menyelesaikan masalah tersebut melalui program kerajaan. Inisiatif sedemikian telah pun dilancarkan di AS dan Eropah. Sebagai contoh, baru-baru ini di Belanda, dengan sokongan Kementerian Ekonomi, Litar Delft mula beroperasi. Ia menghasilkan komponen untuk sistem pengkomputeran kuantum.
Kesukaran lain ialah kekurangan pakar. Permintaan untuk mereka semakin meningkat, tetapi mencari mereka tidak begitu mudah. Oleh NYT, tidak lebih daripada seribu "jurutera kuantum" berpengalaman di dunia. Universiti teknikal terkemuka sedang menyelesaikan masalah. Sebagai contoh, di MIT sudah program pertama untuk melatih pakar dalam bekerja dengan mesin kuantum. Pembangunan program akademik yang berkaitan dan dalam Inisiatif Kuantum Kebangsaan Amerika.
Secara umum, pakar IT yakin bahawa masalah yang dihadapi oleh pencipta komputer kuantum dapat diatasi sepenuhnya. Dan pada masa hadapan kita boleh menjangkakan penemuan teknologi baharu dalam bidang ini.
Perkara yang kami tulis dalam blog pertama tentang perusahaan IaaS:
Sumber: www.habr.com