{"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\/pt\/blog\/administrirovanie\/nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu","title":{"rendered":"A escassez de h\u00e9lio pode retardar o desenvolvimento de computadores qu\u00e2nticos \u2014 discutindo a situa\u00e7\u00e3o","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Falamos sobre as condi\u00e7\u00f5es e apresentamos opini\u00f5es de especialistas.<\/h5>\n

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

Por que o h\u00e9lio \u00e9 necess\u00e1rio em computadores qu\u00e2nticos<\/h2>\n

\nAntes de falarmos sobre a escassez de h\u00e9lio, vamos discutir a import\u00e2ncia do h\u00e9lio para os computadores qu\u00e2nticos.<\/p>\n

As m\u00e1quinas qu\u00e2nticas operam com qubits. Ao contr\u00e1rio dos bits cl\u00e1ssicos, eles podem estar em estados 0 e 1 simultaneamente \u2014 em superposi\u00e7\u00e3o. Na computa\u00e7\u00e3o, ocorre o fen\u00f4meno do paralelismo qu\u00e2ntico, onde opera\u00e7\u00f5es s\u00e3o realizadas simultaneamente com zero e um. Essa caracter\u00edstica permite que as m\u00e1quinas baseadas em qubits resolvam algumas tarefas mais rapidamente do que os computadores cl\u00e1ssicos \u2014 por exemplo, modelar rea\u00e7\u00f5es moleculares e qu\u00edmicas.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Mas aqui h\u00e1 um problema: os qubits s\u00e3o objetos fr\u00e1geis e podem manter a superposi\u00e7\u00e3o por apenas alguns nanosegundos. At\u00e9 mesmo uma pequena varia\u00e7\u00e3o de temperatura quebra essa superposi\u00e7\u00e3o, levando ao que se chama de\u00a0decoer\u00eancia<\/a><\/noindex>. Para evitar a destrui\u00e7\u00e3o dos qubits, os computadores qu\u00e2nticos precisam operar<\/a><\/noindex> em condi\u00e7\u00f5es de baixas temperaturas \u2014 10 mK (\u2013273,14\u00b0C). Para atingir temperaturas pr\u00f3ximas ao zero absoluto, as empresas utilizam h\u00e9lio l\u00edquido, especificamente o is\u00f3topo h\u00e9lio-3<\/a><\/noindex>, que n\u00e3o solidifica em tais condi\u00e7\u00f5es extremas.<\/p>\n

Qual \u00e9 o problema<\/h2>\n

\nNo futuro pr\u00f3ximo, a ind\u00fastria de TI pode enfrentar a escassez de h\u00e9lio-3 para o desenvolvimento de computadores qu\u00e2nticos. Na Terra, essa subst\u00e2ncia praticamente n\u00e3o existe na natureza \u2014 seu volume na atmosfera do planeta \u00e9 de apenas 0,000137%<\/a><\/noindex> (1,37 partes por milh\u00e3o em rela\u00e7\u00e3o ao h\u00e9lio-4). O h\u00e9lio-3 \u00e9 um produto da desintegra\u00e7\u00e3o do tr\u00edtio, cuja produ\u00e7\u00e3o foi interrompida em 1988<\/noindex> (os EUA fecharam o \u00faltimo reator nuclear de \u00e1gua pesada). Ap\u00f3s isso, o tr\u00edtio passou a ser extra\u00eddo de componentes de armamentos nucleares desativados, mas segundo dados<\/a><\/noindex> o Servi\u00e7o de Pesquisa do Congresso dos EUA, essa iniciativa n\u00e3o conseguiu aumentar significativamente os estoques da subst\u00e2ncia estrat\u00e9gica. R\u00fassia e EUA t\u00eam algumas reservas, mas elas est\u00e3o se esgotando<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

A situa\u00e7\u00e3o \u00e9 agravada pelo fato de que uma parte consider\u00e1vel do h\u00e9lio-3 est\u00e1 sendo direcionada para a produ\u00e7\u00e3o de scanners de n\u00eautrons, utilizados nos postos de fronteira para a busca de materiais radioativos. O scanner de n\u00eautrons \u00e9 uma ferramenta obrigat\u00f3ria em todas as alf\u00e2ndegas americanas desde 2000. Devido a uma s\u00e9rie de fatores, nos EUA o fornecimento de h\u00e9lio-3 j\u00e1 \u00e9 controlado por \u00f3rg\u00e3os governamentais, que emitem cotas para organiza\u00e7\u00f5es estatais e privadas, e especialistas em TI temem que em breve n\u00e3o haver\u00e1 h\u00e9lio-3 suficiente para todos que desejam.<\/p>\n

Qu\u00e3o grave \u00e9 a situa\u00e7\u00e3o<\/h2>\n

\nH\u00e1 uma opini\u00e3o de que a escassez de h\u00e9lio-3 ter\u00e1 um impacto negativo no desenvolvimento de tecnologia qu\u00e2ntica. Blake Johnson, vice-presidente da fabricante de computadores qu\u00e2nticos Rigetti Computing, em entrevista ao MIT Tech Review contou<\/a><\/noindex>, afirma que o refrigerante \u00e9 incrivelmente dif\u00edcil de obter. Os problemas s\u00e3o exacerbados pelo seu alto custo \u2014 para preencher uma unidade de resfriamento s\u00e3o necess\u00e1rios 40 mil d\u00f3lares.<\/p>\n

Mas representantes da D-Wave, outra startup qu\u00e2ntica, discordam da opini\u00e3o de Blake. De acordo com palavras<\/a><\/noindex> o vice-presidente da organiza\u00e7\u00e3o, a produ\u00e7\u00e3o de um computador qu\u00e2ntico requer apenas uma quantidade pequena de h\u00e9lio-3, que pode ser considerada insignificante em compara\u00e7\u00e3o com o total dispon\u00edvel do material. Portanto, a escassez do refrigerante passar\u00e1 despercebida pela ind\u00fastria qu\u00e2ntica.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, atualmente est\u00e3o sendo explorados outros m\u00e9todos de extra\u00e7\u00e3o de h\u00e9lio-3 que n\u00e3o est\u00e3o relacionados ao tr\u00edtio. Um deles \u00e9 a extra\u00e7\u00e3o de is\u00f3topos do g\u00e1s natural. Primeiro, ele passa por uma condensa\u00e7\u00e3o profunda a temperaturas baixas, e depois passa por processos de separa\u00e7\u00e3o e retifica\u00e7\u00e3o (remo\u00e7\u00e3o de impurezas gasosas). Anteriormente, essa abordagem era considerada economicamente invi\u00e1vel, mas com o avan\u00e7o das tecnologias, a situa\u00e7\u00e3o mudou. No ano passado, a Gazprom anunciou seus planos de come\u00e7ar a extra\u00e7\u00e3o de h\u00e9lio-3 .<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

V\u00e1rios pa\u00edses est\u00e3o elaborando planos para a extra\u00e7\u00e3o de h\u00e9lio-3 na Lua. Sua camada superficial cont\u00e9m at\u00e9 2,5 milh\u00f5es de toneladas<\/a><\/noindex> (tabela 2) dessa subst\u00e2ncia. Estimativas cient\u00edficas indicam que esses recursos ser\u00e3o suficientes para cinco mil anos. A NASA j\u00e1 come\u00e7ou a criar projetos de instala\u00e7\u00f5es<\/a><\/noindex>, que processam regolito<\/a><\/noindex> em h\u00e9lio-3. O desenvolvimento da infraestrutura adequada na Terra e na Lua est\u00e1 sendo realizado por \u00cdndia.<\/a><\/noindex> e China<\/a><\/noindex>No entanto, sua implementa\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica n\u00e3o dever\u00e1 ocorrer antes de 2030.<\/p><\/blockquote>\n

\nMais uma forma de prevenir a escassez de h\u00e9lio-3 \u00e9 encontrar um substituto para ele na produ\u00e7\u00e3o de detectores de n\u00eautrons. A prop\u00f3sito, j\u00e1 foi descoberto<\/a><\/noindex> em 2018 \u2014 cristais de sulfeto de zinco e fluoreto de l\u00edtio-6. Eles permitem registrar materiais radioativos com precis\u00e3o superior a 90%.<\/p>\n

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

Outros problemas \"qu\u00e2nticos\"<\/h2>\n

\nAl\u00e9m da escassez de h\u00e9lio, existem outras dificuldades que impedem o desenvolvimento de computadores qu\u00e2nticos. A primeira \u00e9 a falta de componentes de hardware. Atualmente, existem poucas grandes empresas no mundo envolvidas no desenvolvimento do \"sistema interno\" para m\u00e1quinas qu\u00e2nticas. \u00c0s vezes, as empresas t\u00eam que esperar mais de um ano para que um sistema de refrigera\u00e7\u00e3o seja fabricado, mais de um ano<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

V\u00e1rios pa\u00edses est\u00e3o tentando resolver o problema por meio de programas governamentais. Iniciativas desse tipo j\u00e1 foram lan\u00e7adas nos EUA e na Europa. Por exemplo, recentemente na Holanda, com o apoio do Minist\u00e9rio da Economia, a empresa Delft Circuits come\u00e7ou a operar. Ela se dedica \u00e0 produ\u00e7\u00e3o de componentes para sistemas de computa\u00e7\u00e3o qu\u00e2ntica.<\/p>\n

Outra dificuldade \u00e9 a falta de especialistas. A demanda por eles est\u00e1 crescendo, mas encontr\u00e1-los n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o f\u00e1cil. Segundo dados<\/a><\/noindex> o NYT, existem no mundo n\u00e3o mais de mil \"engenheiros qu\u00e2nticos\" experientes. O problema est\u00e1 sendo abordado pelas principais universidades t\u00e9cnicas. Por exemplo, no MIT, j\u00e1 est\u00e3o criando<\/a><\/noindex> os primeiros programas para treinar especialistas em trabalhar com m\u00e1quinas qu\u00e2nticas. O desenvolvimento dos programas acad\u00eamicos correspondentes lidam com<\/a><\/noindex> tamb\u00e9m est\u00e1 acontecendo na Iniciativa Nacional Qu\u00e2ntica dos EUA.<\/p>\n

De modo geral, especialistas em TI est\u00e3o convencidos de que os problemas enfrentados pelos criadores de computadores qu\u00e2nticos s\u00e3o totalmente super\u00e1veis. E no futuro, podemos esperar novos avan\u00e7os tecnol\u00f3gicos nessa \u00e1rea.<\/p>\n

\nSobre o que escrevemos no primeiro blog sobre IaaS corporativo:<\/p>\n