{"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\/sl\/blog\/administrirovanie\/nehvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovyh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu","title":{"rendered":"Pomanjkanje helija lahko upo\u010dasni razvoj kvantnih ra\u010dunalnikov \u2014 razpravljamo o situaciji","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Pogovarjamo o predpostavkah in navajamo mnenja strokovnjakov.<\/h5>\n

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

Zakaj je helij v kvantnih ra\u010dunalnikih<\/h2>\n

\nPreden preidemo na razpravo o pomanjkanju helija, se pogovorimo o tem, zakaj kvantnim ra\u010dunalnikom sploh potrebujemo helij.<\/p>\n

Kvantne naprave delujejo s kubiti. Ti, za razliko od klasi\u010dnih bitov, lahko obstajajo v stanjih 0 in 1 hkrati \u2014 v superpoziciji. V ra\u010dunalni\u0161kem sistemu se pojavi fenomen kvantnega paralelizma, kjer se operacije izvajajo hkrati z ni\u010dlo in enico. Ta posebnost omogo\u010da napravam na osnovi kubitov, da re\u0161ujejo nekatere naloge hitreje kot klasi\u010dni ra\u010dunalniki \u2014 na primer, modelirajo molekulske in kemi\u010dne reakcije.<\/a><\/noindex><\/p>\n

Toda tu se pojavi te\u017eava: kubiti so krhki in ohranjati superpozicijo lahko le nekaj nanosekund. Tudi majhna nihanja temperature jo lahko motijo in pride do tako imenovane\u00a0dekoherencije<\/a><\/noindex>. Da bi se izognili uni\u010denju kubitov, morajo kvantni ra\u010dunalniki delovati<\/a><\/noindex> v pogojih nizkih temperatur \u2014 10 mK (\u2013273,14 \u00b0C). Za dosego temperatur, bli\u017enjih absolutni ni\u010dli, podjetja uporabljajo teko\u010di helij, natan\u010dneje izotop helij-3<\/a><\/noindex>, ki pri takih ekstremnih pogojih ne strdi.<\/p>\n

Kak\u0161en je problem<\/h2>\n

\nV bli\u017enji prihodnosti se lahko IT-industrija soo\u010di s pomanjkanjem helija-3 za razvoj kvantnih ra\u010dunalnikov. Na Zemlji je ta snov prakti\u010dno neodkrita v naravni obliki \u2014 njen dele\u017e v atmosferi planeta zna\u0161a le 0,000137%<\/a><\/noindex> (1,37 delov na milijon v razmerju do helija-4). Helij-3 je proizvod razpada tritija, katerega proizvodnjo so ustavili leta 1988<\/noindex> (v ZDA so zaprli zadnjo te\u017ekovodno jedrsko elektrarno). Po tritiju so za\u010deli pridobivati iz komponent ukinjenega jedrskega oro\u017eja, vendar po podatkov<\/a><\/noindex> Raziskovalni slu\u017ebi Kongresa ZDA ta pobuda ni omogo\u010dila pomembnega pove\u010danja zalog strate\u0161ke snovi. Rusija in ZDA imata nekaj zalog, vendar se pribli\u017eujejo koncu<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Situacija se dodatno pogor\u0161ava \u010dinjenicom da zna\u010dajna koli\u010dina helija-3 odlazi u proizvodnju neutron\u0161kih skenera koji se koriste na grani\u010dnim prelazima za pronala\u017eenje radioaktivnih materijala. Neutronski skener je obavezan alat na svim ameri\u010dkim carinama od 2000. godine. Zbog niza faktora, u SAD-u se snabdevanje helijem-3 ve\u0107 kontroli\u0161e od strane dr\u017eavnih organa, koji izdaju kvote dr\u017eavnim i privatnim organizacijama, a IT stru\u010dnjaci su zabrinuti da \u0107e uskoro svima koji \u017eele helij-3 po\u010deti da nedostaje.<\/p>\n

Koliko je lo\u0161e<\/h2>\n

\nPostoji mi\u0161ljenje da \u0107e nedostatak helija-3 negativno uticati na kvantne razvojne projekte. Blejk D\u017eonson (Blake Johnson), potpredsednik kompanije koja proizvodi kvantne kompjutere Rigetti Computing, u intervjuu za MIT Tech Review je povedal<\/a><\/noindex>, ka\u017ee da je rashladni agens neverovatno te\u0161ko nabaviti. Problemi se dodatno pogor\u0161avaju njegovom visokom cenom \u2014 punjenje jedne rashladne jedinice ko\u0161ta 40 hiljada dolara.<\/p>\n

Me\u0111utim, predstavnici D-Wave, drugog kvantnog startapa, ne sla\u017eu se s mi\u0161ljenjem Blejka. Prema besedah<\/a><\/noindex> re\u010dima potpredsednika organizacije, proizvodnja jednog kvantnog kompjutera zahteva samo malu koli\u010dinu helija-3, koju mo\u017eemo smatrati neznatnom u pore\u0111enju s ukupnom dostupnom koli\u010dinom supstance. Stoga, deficit rashladnog agensa bi\u0107e neprimetan za kvantnu industriju.<\/p>\n

Plus, danas se razmatraju druge metode va\u0111enja helija-3 koje nisu povezane s tritijumom. Jedna od njih je va\u0111enje izotopa iz prirodnog gasa. Prvo se podvrgava dubokoj kondenzaciji na niskim temperaturama, a zatim prolazi kroz procese separacije i rektifikacije (odvajanja gasnih impureti). Ovaj pristup je ranije smatran ekonomski neopravdanim, ali se situacija promenila s razvojem tehnologije. Pro\u0161le godine su najavili svoje planove za po\u010detak va\u0111enja helija-3 u \u201eGazpromu\u201c<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Nekoliko zemalja planira va\u0111enje helija-3 na Mesecu. U njegovom povr\u0161inskom sloju nalazi se do 2,5 miliona tona<\/a><\/noindex> (tabela 2) ove supstance. Prema procenama nau\u010dnika, resursa \u0107e biti dovoljno za pet milenijuma. U NASA-i su ve\u0107 po\u010deli da razvijaju projekte postrojenja<\/a><\/noindex>, koja prera\u0111uju regolit<\/a><\/noindex> u helij-3. Razvojem odgovaraju\u0107e infrastrukturne opreme na Zemlji i Mesecu bave se Indija<\/a><\/noindex> in Kitajska<\/a><\/noindex>. Me\u0111utim, implementacija \u0107e biti mogu\u0107a najranije 2030. godine.<\/p><\/blockquote>\n

\n\u0160e en na\u010din za prepre\u010devanje pomanjkanja helija-3 je najti nadomestek pri proizvodnji nevtronskih skenerjev. Mimogrede, ta je \u017ee bil odkrit<\/a><\/noindex> leta 2018 \u2014 to so kristali cinkovega sulfida in litijevega fluorida-6. Ti omogo\u010dajo zaznavanje radioaktivnih materialov s natan\u010dnostjo, ki presega 90%.<\/p>\n

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

Druge 'kvantne' te\u017eave<\/h2>\n

\nPoleg pomanjkanja helija obstajajo tudi druge ovire, ki ovirajo razvoj kvantnih ra\u010dunalnikov. Prva je pomanjkanje strojne opreme. Na svetu je \u0161e vedno malo velikih podjetij, ki se ukvarjajo z razvojem 'notranjosti' za kvantne naprave. V\u010dasih morajo podjetja \u010dakati, da izdelajo sistem hlajenja, ve\u010d kot eno leto<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

\u0160tevilne dr\u017eave posku\u0161ajo re\u0161iti problem preko vladnih programov. Tak\u0161ne pobude so \u017ee uvedene v ZDA in Evropi. Na primer, nedavno je na Nizozemskem z podporo Ministrstva za ekonomijo za\u010delo delovati podjetje Delft Circuits. Ukvarja se s proizvodnjo komponent za kvantne ra\u010dunalni\u0161ke sisteme.<\/p>\n

\u0160e ena te\u017eava je pomanjkanje strokovnjakov. Povpra\u0161evanje po njih nara\u0161\u010da, a jih ni enostavno najti. Po podatkov<\/a><\/noindex> NYT, na svetu ni ve\u010d kot tiso\u010d izku\u0161enih 'kvantnih in\u017eenirjev'. Problematiko re\u0161ujejo vodilni tehni\u010dni univerze. Na MIT so \u017ee ustvarjajo<\/a><\/noindex> prve programe za izobra\u017eevanje strokovnjakov za delo s kvantnimi napravami. Razvijajo se ustrezni akademski programi se bave<\/a><\/noindex> tudi v ameri\u0161ki National Quantum Initiative.<\/p>\n

Na splo\u0161no so IT strokovnjaki prepri\u010dani, da so problemi, s katerimi se soo\u010dajo ustvarjalci kvantnih ra\u010dunalnikov, zagotovo premagljivi. V prihodnosti lahko pri\u010dakujemo nove tehnolo\u0161ke preboje na tem podro\u010dju.<\/p>\n

\nO \u010demer pi\u0161emo v prvem blogu o korporativnem IaaS:<\/p>\n