Po flasim për arsye dhe japim mendimet e ekspertëve.
/ фото 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 . Për të shmangur shkatërrimin e kubitëve, kompjuterët kuantikë 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 , 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 (1,37 pjesë për milion në raport me helium-4). Helium-3 është produkt i çrregullimit të tritiumit, prodhimi i të cilit (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 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 .
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 , 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 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 .
Disa vende po hartojnë plane për nxjerrjen e helium-3 në Hënë. Në shtresën e saj të sipërme ndodhet deri në të kësaj substance. Sipas vlerësimeve të shkencëtarëve, resursi do të jetë i mjaftueshëm për pesë mijë vjet. NASA ka filluar tashmë hartimin e , të cilat përpunojnë në helium-3. Ndërsa zhvillimi i infrastrukturës përkatëse tokësore dhe lunare po realizohet nga dhe Por 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 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%.
/ фото 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, .
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 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 programet e para për trajnim specialistësh për punën me makinat kuantike. Zhvillimi i programeve akademike përkatëse 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
