{"id":33972,"date":"2019-10-31T21:55:41","date_gmt":"2019-10-31T18:55:41","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu\/"},"modified":"2019-10-31T21:55:41","modified_gmt":"2019-10-31T18:55:41","slug":"nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/administrirovanie\/nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu","title":{"rendered":"Niedob\u00f3r helu mo\u017ce spowolni\u0107 rozw\u00f3j komputer\u00f3w kwantowych \u2014 omawiamy sytuacj\u0119","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Opowiadamy o przes\u0142ankach i przedstawiamy opinie ekspert\u00f3w.<\/h5>\n

\n\"Niedob\u00f3r<\/a><\/noindex>
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e IBM Research<\/a><\/noindex> CC BY-ND<\/i><\/p>\n

Po co helium w komputerach kwantowych<\/h2>\n

\nZanim przejdziemy do om\u00f3wienia sytuacji z niedoborem helu, porozmawiajmy o tym, dlaczego komputery kwantowe potrzebuj\u0105 helu.<\/p>\n

Komputery kwantowe operuj\u0105 kubitami. W przeciwie\u0144stwie do klasycznych bit\u00f3w, mog\u0105 znajdowa\u0107 si\u0119 w stanach 0 i 1 jednocze\u015bnie \u2014 w superpozycji. W systemie obliczeniowym wyst\u0119puje zjawisko kwantowego r\u00f3wnoleg\u0142owania, kiedy operacje s\u0105 wykonywane jednocze\u015bnie z zerem i jedynk\u0105. Ta cecha pozwala urz\u0105dzeniom opartym na kubitach rozwi\u0105zywa\u0107 niekt\u00f3re problemy szybciej ni\u017c klasyczne komputery \u2014 na przyk\u0142ad modelowa\u0107 reakcje molekularne i chemiczne.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Ale jest tu problem: kubity to obiekty kruchy i mog\u0105 utrzymywa\u0107 superpozycj\u0119 tylko przez kilka nanosekund. Nawet niewielka zmiana temperatury zak\u0142\u00f3ca j\u0105, co prowadzi do tak zwanego\u00a0dekoherecji<\/a><\/noindex>. Aby unikn\u0105\u0107 zniszczenia kubit\u00f3w, komputery kwantowe musz\u0105 pracowa\u0107<\/a><\/noindex> w warunkach niskich temperatur \u2014 10 mK (\u2013273,14\u00b0C). Aby osi\u0105gn\u0105\u0107 temperatury bliskie zeru bezwzgl\u0119dnemu, firmy u\u017cywaj\u0105 ciek\u0142ego helu, a dok\u0142adniej izotopu helium-3<\/a><\/noindex>, kt\u00f3ry nie twardnieje w takich ekstremalnych warunkach.<\/p>\n

W czym problem<\/h2>\n

\nW najbli\u017cszej przysz\u0142o\u015bci bran\u017ca IT mo\u017ce stan\u0105\u0107 w obliczu niedoboru helu-3 do produkcji komputer\u00f3w kwantowych. Na Ziemi substancja ta wyst\u0119puje praktycznie nieznacznie w formie naturalnej \u2014 jej ilo\u015b\u0107 w atmosferze planety wynosi tylko 0,000137%<\/a><\/noindex> (1,37 cz\u0119\u015bci na milion w stosunku do helu-4). Hel-3 jest produktem rozpadu trytu, kt\u00f3rego produkcj\u0119 wstrzymano w 1988 roku<\/noindex> (w USA zamkni\u0119to ostatni ci\u0119\u017ckowodny reaktor j\u0105drowy). Po tryt zacz\u0119to pozyskiwa\u0107 z komponent\u00f3w wycofanego uzbrojenia j\u0105drowego, ale wed\u0142ug danych<\/a><\/noindex> Us\u0142ug Badawczych Kongresu USA, ta inicjatywa nie pozwoli\u0142a znacz\u0105co zwi\u0119kszy\u0107 zapas\u00f3w strategicznej substancji. Rosja i USA maj\u0105 pewne jej zapasy, ale s\u0105 na wyczerpaniu<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Sytuacja jest jeszcze gorsza, poniewa\u017c znacz\u0105ca cz\u0119\u015b\u0107 helu-3 jest wykorzystywana do produkcji skaner\u00f3w neutronowych, kt\u00f3re s\u0105 u\u017cywane na punktach granicznych do wykrywania materia\u0142\u00f3w radioaktywnych. Skaner neutronowy jest obowi\u0105zkowym narz\u0119dziem we wszystkich ameryka\u0144skich urz\u0119dach celnych od 2000 roku. Z kilku powod\u00f3w w USA dostawy helu-3 s\u0105 ju\u017c kontrolowane przez organy rz\u0105dowe, kt\u00f3re wydaj\u0105 kwoty dla organizacji publicznych i prywatnych, a eksperci IT obawiaj\u0105 si\u0119, \u017ce wkr\u00f3tce zabraknie helu-3 dla wszystkich ch\u0119tnych.<\/p>\n

Jak \u017ale jest naprawd\u0119<\/h2>\n

\nJest opinia, \u017ce niedob\u00f3r helu-3 negatywnie wp\u0142ynie na rozw\u00f3j technologii kwantowych. Blake Johnson, wiceprezydent firmy produkuj\u0105cej komputery kwantowe Rigetti Computing, w wywiadzie dla MIT Tech Review opowiedzia\u0142<\/a><\/noindex>, \u017ce czynnik ch\u0142odz\u0105cy jest niezwykle trudny do zdobycia. Problemy pog\u0142\u0119bia jego wysoka cena \u2014 nape\u0142nienie jednego systemu ch\u0142odniczego kosztuje 40 tysi\u0119cy dolar\u00f3w.<\/p>\n

Jednak przedstawiciele D-Wave, innego startupu zajmuj\u0105cego si\u0119 technologi\u0105 kwantow\u0105, nie zgadzaj\u0105 si\u0119 z opini\u0105 Blake'a. Wed\u0142ug s\u0142owami<\/a><\/noindex> wiceprezesa organizacji, na produkcj\u0119 jednego komputera kwantowego potrzeba tylko niewielkiej ilo\u015bci helu-3, kt\u00f3r\u0105 mo\u017cna nazwa\u0107 nieznaczn\u0105 w por\u00f3wnaniu do ca\u0142kowitej dost\u0119pnej ilo\u015bci substancji. Dlatego niedob\u00f3r czynnika ch\u0142odz\u0105cego b\u0119dzie niezauwa\u017calny dla przemys\u0142u kwantowego.<\/p>\n

Dodatkowo obecnie opracowywane s\u0105 inne metody pozyskiwania helu-3, niezwi\u0105zane z trytem. Jedn\u0105 z nich jest pozyskiwanie izotopu z gazu ziemnego. Najpierw poddawany jest g\u0142\u0119bokiej kondensacji w obni\u017conych temperaturach, a nast\u0119pnie przechodzi przez procesy separacji i rektyfikacji (oddzielenia zanieczyszcze\u0144 gazowych). Wcze\u015bniej podej\u015bcie to uwa\u017cano za ekonomicznie nieop\u0142acalne, ale z rozwojem technologii sytuacja si\u0119 zmieni\u0142a. W zesz\u0142ym roku swoje plany rozpocz\u0119cia wydobycia helu-3 og\u0142osili w Gazpromie<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Kilka kraj\u00f3w planuje wydobycie helu-3 na Ksi\u0119\u017cycu. W jego powierzchniowej warstwie znajduje si\u0119 do 2,5 miliona ton<\/a><\/noindex> (tab. 2) tej substancji. Wed\u0142ug szacunk\u00f3w naukowc\u00f3w zasoby wystarcz\u0105 na pi\u0119\u0107 tysi\u0119cy lat. NASA ju\u017c zacz\u0119\u0142a opracowywa\u0107 projekty instalacji<\/a><\/noindex>, kt\u00f3re przerabiaj\u0105 regolit<\/a><\/noindex> na hel-3. Opracowaniem odpowiedniej infrastruktury na Ziemi i Ksi\u0119\u017cycu zajmuje si\u0119 Indie<\/a><\/noindex> i Chiny<\/a><\/noindex>. Ale jej wdro\u017cenie w praktyce nie b\u0119dzie mo\u017cliwe przed 2030 rokiem.<\/p><\/blockquote>\n

\nInnym sposobem na zapobieganie niedoborowi helu-3 jest znalezienie substytutu do produkcji skaner\u00f3w neutronowych. Warto doda\u0107, \u017ce ju\u017c go odkryto<\/a><\/noindex> w 2018 roku \u2014 sta\u0142y si\u0119 nim kryszta\u0142y siarczku cynku i fluorku litu-6. Pozwalaj\u0105 one rejestrowa\u0107 materia\u0142y radioaktywne z dok\u0142adno\u015bci\u0105 przekraczaj\u0105c\u0105 90%.<\/p>\n

\"Niedob\u00f3r
\n\/ \u0444\u043e\u0442\u043e IBM Research<\/a><\/noindex> CC BY-ND<\/i><\/p>\n

Inne \"kwantowe\" problemy<\/h2>\n

\nOpr\u00f3cz niedoboru helu, istniej\u0105 te\u017c inne trudno\u015bci, kt\u00f3re utrudniaj\u0105 rozw\u00f3j komputer\u00f3w kwantowych. Pierwsza to brak komponent\u00f3w sprz\u0119towych. Na \u015bwiecie wci\u0105\u017c jest niewiele du\u017cych firm zajmuj\u0105cych si\u0119 opracowaniem \"podzespo\u0142\u00f3w\" dla maszyn kwantowych. Czasami firmy musz\u0105 czeka\u0107, a\u017c zostanie wyprodukowany system ch\u0142odzenia, ponad rok<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Kilka kraj\u00f3w stara si\u0119 rozwi\u0105za\u0107 problem dzi\u0119ki programom rz\u0105dowym. Takie inicjatywy zosta\u0142y ju\u017c uruchomione w USA i Europie. Na przyk\u0142ad, ca\u0142kiem niedawno w Holandii, przy wsparciu Ministerstwa Gospodarki, rozpocz\u0119\u0142a dzia\u0142alno\u015b\u0107 firma Delft Circuits. Zajmuje si\u0119 produkcj\u0105 komponent\u00f3w dla system\u00f3w oblicze\u0144 kwantowych.<\/p>\n

Jeszcze jedn\u0105 trudno\u015bci\u0105 jest brak specjalist\u00f3w. Popyt na nich ro\u015bnie, jednak znalezienie ich nie jest proste. Z danych danych<\/a><\/noindex> NYT wynika, \u017ce na \u015bwiecie jest nie wi\u0119cej ni\u017c tysi\u0105c do\u015bwiadczonych \"in\u017cynier\u00f3w kwantowych\". Problem ten rozwi\u0105zuj\u0105 czo\u0142owe uniwersytety techniczne. Na przyk\u0142ad, w MIT ju\u017c tworz\u0105<\/a><\/noindex> pierwsze programy kszta\u0142cenia specjalist\u00f3w do pracy z maszynami kwantowymi. Opracowaniem odpowiednich program\u00f3w akademickich zajmuj\u0105 si\u0119<\/a><\/noindex> tak\u017ce w ameryka\u0144skiej National Quantum Initiative.<\/p>\n

Og\u00f3lnie eksperci IT s\u0105 przekonani, \u017ce problemy, przed kt\u00f3rymi stoj\u0105 tw\u00f3rcy komputer\u00f3w kwantowych, s\u0105 jak najbardziej do pokonania. W przysz\u0142o\u015bci mo\u017cna oczekiwa\u0107 nowych prze\u0142om\u00f3w technologicznych w tej dziedzinie.<\/p>\n

\nO czym piszemy w pierwszym blogu o korporacyjnym IaaS:<\/p>\n