हेलियमको कमीले क्वान्टम कम्प्युटरको विकासलाई ढिलो गर्न सक्छ - हामी अवस्थाको बारेमा छलफल गर्छौं

हामी पूर्व शर्तहरूको बारेमा कुरा गर्छौं र विशेषज्ञ राय प्रदान गर्दछौं।

/ फोटो आईबीएम अनुसन्धान CC BY ND

क्वान्टम कम्प्युटरमा हिलियम किन चाहिन्छ?

हेलियम अभाव अवस्थाको कथामा जानु अघि, क्वान्टम कम्प्युटरहरूलाई पहिलो स्थानमा किन हेलियम चाहिन्छ भन्ने बारे कुरा गरौं।

क्वान्टम मेसिनहरू क्यूबिट्समा काम गर्छन्। तिनीहरू, शास्त्रीय बिट्सको विपरीत, एकै समयमा 0 र 1 राज्यहरूमा हुन सक्छन् - एक सुपरपोजिसनमा। कम्प्युटिङ प्रणालीमा, क्वान्टम समानान्तरको घटना तब हुन्छ जब अपरेशनहरू शून्य र एकसँग एकसाथ गरिन्छ। यो सुविधाले क्यूबिट-आधारित मेसिनहरूलाई शास्त्रीय कम्प्युटरहरू भन्दा छिटो केही समस्याहरू समाधान गर्न अनुमति दिन्छ, जस्तै आणविक र रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको अनुकरण।

तर त्यहाँ एउटा समस्या छ: क्यूबिटहरू कमजोर वस्तुहरू हुन् र तिनीहरूले केही नानोसेकेन्डका लागि मात्र सुपरपोजिसन कायम गर्न सक्छन्। यो एक मामूली तापमान उतार-चढ़ाव द्वारा बाधित छ; तथाकथित असहमति। Qubit विनाशबाट बच्न, क्वान्टम कम्प्युटरहरू काम गर्नुपर्छ कम तापमानमा - 10 mK (-273,14 डिग्री सेल्सियस)। पूर्ण शून्यको नजिक तापक्रम प्राप्त गर्न, कम्पनीहरूले तरल हीलियम, वा अझ सटीक रूपमा, आइसोटोप प्रयोग गर्छन्। हेलियम -3, जुन यस्तो चरम परिस्थितिमा कडा हुँदैन।

समस्या के हो

निकट भविष्यमा, आईटी उद्योगले क्वान्टम कम्प्युटरहरूको विकासको लागि हेलियम-3 को अभाव सामना गर्न सक्छ। पृथ्वीमा, यो पदार्थ व्यावहारिक रूपमा यसको प्राकृतिक रूप मा पाइँदैन - यसको मात्रा ग्रहको वायुमण्डलमा छ मात्र 0,000137% छ (हिलियम-1,37 सापेक्ष 4 पीपीएम)। हेलियम-३ ट्रिटियमको क्षय उत्पादन हो, जसको उत्पादन 1988 मा रोकियो (अन्तिम भारी पानी आणविक रिएक्टर संयुक्त राज्य अमेरिका मा बन्द भएको थियो)। पछि, ट्रिटियम डिकमिसन परमाणु हतियारका घटकहरूबाट निकाल्न थालियो, तर दिईयो अमेरिकी कंग्रेसनल रिसर्च सर्भिसका अनुसार यस पहलले रणनीतिक पदार्थको भण्डारमा उल्लेखनीय वृद्धि गर्न सकेन। रुस र अमेरिकासँग केही भण्डार छ, तर तिनीहरू समाप्त हुँदैछन्.

हेलियम-3 को एक पर्याप्त महत्त्वपूर्ण भाग रेडियोधर्मी सामग्रीको खोजी गर्न सीमा चेकपोस्टहरूमा प्रयोग हुने न्यूट्रोन स्क्यानरको उत्पादनमा खर्च भएको तथ्यले गर्दा अवस्था बिग्रिएको छ। न्यूट्रोन स्क्यानर 2000 देखि सबै अमेरिकी भन्सार कार्यालयहरूमा अनिवार्य उपकरण भएको छ। यी धेरै कारकहरूको कारणले गर्दा, संयुक्त राज्य अमेरिकामा हेलियम-3 को आपूर्ति पहिले नै सरकारी एजेन्सीहरू द्वारा नियन्त्रण गरिएको छ जसले सार्वजनिक र निजी संस्थाहरूलाई कोटा जारी गर्दछ, र IT विशेषज्ञहरू चिन्ता गर्छन् कि त्यहाँ चाँडै सबैका लागि पर्याप्त हेलियम-3 हुनेछैन।

यो कति नराम्रो छ?

हेलियम-३ को कमीले क्वान्टम विकासमा नकारात्मक असर पार्ने विश्वास गरिन्छ। ब्लेक जोन्सन, क्वान्टम कम्प्युटर निर्माता रिगेटी कम्प्युटिङका ​​उपाध्यक्ष, एमआईटी टेक समीक्षाको साथ एक साक्षात्कारमा भन्योत्यो फ्रिज प्राप्त गर्न अविश्वसनीय रूपमा गाह्रो छ। यसको उच्च लागतले गर्दा समस्याहरू बढ्दै गएका छन् - एउटा रेफ्रिजरेसन इकाई भर्न $40 खर्च हुन्छ।

तर अर्को क्वान्टम स्टार्टअप डी-वेभका प्रतिनिधिहरू ब्लेकको विचारसँग असहमत छन्। द्वारा को अनुसार संगठनका उपाध्यक्ष, एक क्वान्टम कम्प्युटरको उत्पादनको लागि मात्र हिलियम-3 को सानो मात्रा चाहिन्छ, जुन पदार्थको कुल उपलब्ध मात्राको तुलनामा नगण्य भन्न सकिन्छ। तसर्थ, फ्रिजको अभाव क्वान्टम उद्योगलाई अदृश्य हुनेछ।

साथै, ट्रिटियम समावेश नगर्ने हिलियम-३ निकाल्ने अन्य विधिहरू आज विकसित भइरहेका छन्। ती मध्ये एक प्राकृतिक ग्यासबाट आइसोटोपको निकासी हो। पहिले, यो कम तापमानमा गहिरो संक्षेपणबाट गुज्र्छ, र त्यसपछि विभाजन र सुधार (ग्यास अशुद्धता को अलग) को प्रक्रियाहरु मा जान्छ। पहिले, यो दृष्टिकोण आर्थिक रूपमा असम्भव मानिन्छ, तर प्रविधिको विकास संग स्थिति परिवर्तन भएको छ। गत वर्ष उनको हेलियम–३ उत्पादन सुरु गर्ने योजना रहेको थियो Gazprom ले जनाएको छ.

धेरै देशहरूले चन्द्रमामा हिलियम-३ खनन गर्ने योजना बनाएका छन्। यसको सतह तह सम्म समावेश गर्दछ 2,5 मिलियन टन (तालिका २) यस पदार्थको। यो स्रोत पाँच हजार वर्षसम्म रहने वैज्ञानिकहरूको अनुमान छ। नासाले निर्माण गर्न थालिसकेको छ स्थापना परियोजनाहरूत्यो रिसाइकल रेगोलिथ हेलियम -3 मा। सम्बन्धित स्थलीय र चन्द्रमा पूर्वाधारको विकास भइरहेको छ भारत и चीन। तर सन् २०३० सम्म यसलाई व्यवहारमा कार्यान्वयन गर्न सम्भव छैन ।

हेलियम-३ को कमीबाट बच्ने अर्को उपाय भनेको न्यूट्रोन स्क्यानरको उत्पादनमा यसको विकल्प खोज्नु हो। वैसे, उनको पहिले नै पत्ता लगाइएको छ 2018 मा - यो जस्ता सल्फाइड र लिथियम-6 फ्लोराइडको क्रिस्टल बन्यो। तिनीहरूले 90% भन्दा बढी शुद्धता संग रेडियोधर्मी सामग्री दर्ता गर्न सम्भव बनाउँछन्।

/ फोटो आईबीएम अनुसन्धान CC BY ND

अन्य "क्वान्टम" समस्याहरू

हेलियमको अभाव बाहेक, क्वान्टम कम्प्युटरको विकासमा बाधा पुर्‍याउने अन्य कठिनाइहरू पनि छन्। पहिलो हार्डवेयर कम्पोनेन्टको अभाव हो। विश्वमा अझै केही ठूला उद्यमहरूले क्वान्टम मेसिनहरूको लागि "फिलिंग" विकास गरिरहेका छन्। कहिलेकाहीँ कम्पनीहरूले कूलिङ सिस्टम निर्माण नभएसम्म कुर्नु पर्छ, एक वर्ष भन्दा बढी.

धेरै देशहरूले सरकारी कार्यक्रमहरू मार्फत समस्या समाधान गर्ने प्रयास गरिरहेका छन्। अमेरिका र युरोपमा यस्ता पहल सुरु भइसकेको छ । उदाहरणका लागि, भर्खरै नेदरल्याण्ड्समा, अर्थशास्त्र मन्त्रालयको सहयोगमा, डेल्फ्ट सर्किटहरू सञ्चालन गर्न थाले। यसले क्वान्टम कम्प्युटिङ प्रणालीका लागि कम्पोनेन्ट उत्पादन गर्छ।

अर्को समस्या विशेषज्ञको अभाव हो। तिनीहरूको लागि माग बढ्दै छ, तर तिनीहरूलाई फेला पार्न त्यति सजिलो छैन। द्वारा दिईयो NYT, संसारमा एक हजार भन्दा बढी अनुभवी "क्वान्टम इन्जिनियरहरू" छैनन्। प्रमुख प्राविधिक विश्वविद्यालयहरूले समस्या समाधान गरिरहेका छन्। उदाहरण को लागी, MIT मा पहिले नै सिर्जना गर्नुहोस् क्वान्टम मेसिनहरूसँग काम गर्ने विशेषज्ञहरूलाई प्रशिक्षण दिने पहिलो कार्यक्रमहरू। सान्दर्भिक शैक्षिक कार्यक्रमहरूको विकास संलग्न छन् र अमेरिकी राष्ट्रिय क्वान्टम पहलमा।

सामान्यतया, आईटी विशेषज्ञहरू विश्वस्त छन् कि क्वान्टम कम्प्युटरहरूको सिर्जनाकर्ताहरूले सामना गर्ने समस्याहरू पूर्णतया पार गर्न योग्य छन्। र भविष्यमा हामी यस क्षेत्रमा नयाँ प्राविधिक सफलताहरूको आशा गर्न सक्छौं।

हामीले उद्यम IaaS को बारेमा पहिलो ब्लगमा के लेख्छौं:

• कार्यमा एक वर्ष: कसलाई सजाय भयो र GDPR अन्तर्गत केको लागि
• डाटा केन्द्रहरूको विकास: प्राविधिक प्रवृत्ति
• डेटा केन्द्रको ऊर्जा दक्षता कसरी सुधार गर्ने
• किन कम्पनीहरूले भर्चुअल मेसिनहरू प्रयोग गर्छन्, कन्टेनरहरू होइन
• कसरी IaaS ले व्यवसाय विकास गर्न मद्दत गर्दछ: क्लाउडले समाधान गर्ने तीन समस्याहरू
• क्लाउडमा सर्भरलेस कम्प्युटिङ - एक आधुनिक प्रवृत्ति वा आवश्यकता?
• क्लाउडमा डिस्क प्रणाली कसरी परीक्षण गर्ने

स्रोत: www.habr.com