Mungesa e heliumit mund të ngadalësojë zhvillimin e kompjuterëve kuantikë - po analizojmë situatën

Po flasim për arsye dhe japim mendimet e ekspertëve.

Mungesa e heliumit mund të ngadalësojë zhvillimin e kompjuterëve kuantikë - po analizojmë situatën
/ фото IBM Research CC BY-ND

Pse nevojitet helli në kompjuterët kuantikë

Para se të kalojmë në tregimin e situatës me mungesën e hellit, le të flasim për atë se pse kompjuterët kuantikë kanë nevojë për hell.

Makinat kuantike operojnë me kubitë. Ata, ndryshe nga bitët klasikë, mund të ndodhen në gjendje 0 dhe 1 njëkohësisht - në superpozitë. Në sistemin e computing ka një fenomen të paralelizmit kuantik, kur operacionet kryhen njëkohësisht me zero dhe një. Kjo veçori u mundëson makinave që bëjnë bazë në kubitë të zgjidhin disa probleme më shpejt se kompjuterët klasikë - për shembull, të modelojnë reaksionet molekulare dhe kimike.

Por këtu ka një problem: kubitët janë objekte të brishta dhe mbështetje për superpozitën ata mund të kenë vetëm disa nanosekonda. Një dridhje e vogël temperature e ndërpret atë, ndodh ajo që quhet dekoherencë. Për të shmangur shkatërrimin e kubitëve, kompjuterët kuantikë duhen të punojnë në kushtet e temperaturave të ulëta - 10 mK (–273,14°C). Për të arritur temperatura të afërta me zero absolut, kompanitë përdorin hell të lëngshëm, ose më saktë, izotopin helium-3, i cili nuk ngjitet në këto kushte ekstreme.

Cila është problemi

Në të ardhmen e afërt, industria IT mund të përballet me mungesën e helium-3 për zhvillimin e kompjuterëve kuantikë. Në Tokë, kjo substancë gati se nuk ndodhet në gjendje natyrale - sasia e saj në atmosferën e planetit përbën vetëm 0,000137% (1,37 pjesë për milion në raport me helium-4). Helium-3 është produkt i çrregullimit të tritiumit, prodhimi i të cilit u ndal në vitin 1988 (SHBA mbylli reaktorin e fundit bërthamor të ujit të rëndë). Pas tritiumit, ai filloi të nxirret nga komponentet e armëve bërthamore të hequra, por sipas të dhënave Shërbimit Kërkimor të Kongresit amerikan, kjo iniciativë nuk lejoi që të rriteshin ndjeshëm rezervat e substancës strategjike. Rusia dhe SHBA kanë disa rezerva të tij, por ato po shkojnë drejt fundit.

Situata përkeqësohet nga fakti se një pjesë e konsiderueshme e helium-3 po përdoret për prodhimin e skanerëve me neutronë, të cilët përdoren në pikat kufitare për të kërkuar materiale radioaktive. Skeneri me neutronë është një mjet i domosdoshëm në të gjitha doganat amerikane që nga viti 2000. Si pasojë e disa faktorëve të dhënë, në SHBA furnizimet me helium-3 tani kontrollohen nga organet qeveritare, të cilat japin kuota për organizatat shtetërore dhe private, dhe ekspertët IT shqetësohen se shumë shpejt do të fillojë mungesa e helium-3 për të gjithë ata që e kërkojnë.

Sa të keq është gjithçka

Ka mendime se mungesa e helium-3 do të ketë një ndikim negativ në zhvillimet kuantike. Blake Johnson, zv.president i kompanisë prodhuese të kompjuterëve kuantikë Rigetti Computing në një intervistë për MIT Tech Review narrativ, thotë se refrigeranti është jashtëzakonisht e vështirë të sigurohet. Problemet përkeqësohen nga kostoja e tij e lartë — për mbushjen e një instalacioni frigorifik po shpenzohen 40 mijë dollarë.

Por përfaqësuesit e D-Wave, një tjetër start-up kuantik, nuk bien dakord me mendimin e Blake. Sipas fjalëve zv.presidentit të organizatës, për prodhimin e një kompjuteri kuantik nevojitet vetëm një sasi e vogël helium-3, që mund të quhet e papërfillshme në krahasim me sasinë e përgjithshme të disponueshme të substancës. Prandaj, deficiti i refrigerantit do të kalojë pa u vënë re për industrinë kuantike.

Plus, tani po shqyrtohen metoda të tjera për nxjerrjen e helium-3, të pa lidhura me tritiumin. Njëra prej tyre është nxjerrja e izotopit nga gazi natyror. Fillimisht ai i nënshtrohet një kondensimi të thellë në temperatura të ulta, dhe më pas kalon nëpër procese ndarjeje dhe rektifikimi (ndarja e pangazëve). Kjo qasje më parë ishte e konsideruar ekonomikisht e papërshtatshme, por me zhvillimin e teknologjive, situata ka ndryshuar. Vitin e kaluar, plani për të filluar nxjerrjen e helium-3 u shpall nga "Gazprom".

Disa vende po hartojnë plane për nxjerrjen e helium-3 në Hënë. Në shtresën e saj të sipërme ndodhet deri në 2,5 milion ton të kësaj substance. Sipas vlerësimeve të shkencëtarëve, resursi do të jetë i mjaftueshëm për pesë mijë vjet. NASA ka filluar tashmë hartimin e projekteve të instalacioneve, të cilat përpunojnë regolit në helium-3. Ndërsa zhvillimi i infrastrukturës përkatëse tokësore dhe lunare po realizohet nga India. dhe KinaPor zbatimi i saj në praktikë nuk do të jetë para vitit 2030.

Një mënyrë tjetër për të parandaluar mungesën e heliumit-3 është të gjejmë një zëvendësues për të në prodhimin e skanerëve me neutrone. Për ta thënë ndryshe, ajo është gjetur tashmë në vitin 2018 — ato janë kristalet e sulfideve të çinkut dhe fluoridit të litiumit-6. Ato lejojnë regjistrimin e materialeve radioaktive me një saktësi që tejkalon 90%.

Mungesa e heliumit mund të ngadalësojë zhvillimin e kompjuterëve kuantikë - po analizojmë situatën
/ фото IBM Research CC BY-ND

Problemet e tjera "kuantike"

Përveç mungesës së heliumit, ekzistojnë dhe vështirësi të tjera që pengojnë zhvillimin e kompjuterëve kuantike. E para është mungesa e komponentëve hardware. Në botë akoma ka pak kompani të mëdha që merren me zhvillimin e "pjesëve" për makinat kuantike. Ndonjëherë kompanitë duhet të presin derisa të prodhohet sistemi i ftohjes, më shumë se një vit.

Disa vende po përpiqen të zgjidhin këtë problem përmes programeve shtetërore. Iniciativa të tilla janë nisur tashmë në SHBA dhe Evropë. Për shembull, kohët e fundit në Holandë, me mbështetje nga Ministria e Ekonomisë, u krijua kompania Delft Circuits. Ajo merret me prodhimin e komponentëve për sistemet e llogaritjeve kuantike.

Një vështirësi tjetër është mungesa e specialistëve. Kërkesa për ta po rritet, por nuk është aq e lehtë të gjenden. Sipas të dhënave NYT, nuk ka më shumë se një mijë "inxhinierë kuantikë" në botë. Problemi po zgjidhet nga universitetet teknike të njohura. Për shembull, në MIT të janë duke krijuar programet e para për trajnim specialistësh për punën me makinat kuantike. Zhvillimi i programeve akademike përkatëse merren po bëhet gjithashtu në Iniciativën Kombëtare Kuantike në Amerikë.

Në përgjithësi, ekspertët IT janë të bindur se problemet që hasin krijuesit e kompjuterëve kuantike janë të tejkalueshme. Dhe në të ardhmen, mund të priten avancime të reja teknologjike në këtë fushë.

Për çfarë shkruajmë në blogun tonë të parë për IaaS-in korporativ:

Burimi: habr.com

Blini hosting të besueshëm për faqe interneti me mbrojtje nga DDoS, serverë VPS VDS 🔥 Blini hosting të besueshëm për faqe interneti me mbrojtje nga DDoS, serverë VPS VDS | ProHoster