Ne flasim për parakushtet dhe japim mendimet e ekspertëve.
/ Foto CC BY-ND
Pse nevojitet heliumi në kompjuterët kuantikë?
Përpara se të kalojmë në historinë e situatës së mungesës së heliumit, le të flasim se përse kompjuterët kuantikë kanë nevojë për helium në radhë të parë.
Makinat kuantike funksionojnë në kubit. Ata, ndryshe nga bitet klasike, mund të jenë në gjendjet 0 dhe 1 në të njëjtën kohë - në një mbivendosje. Në një sistem kompjuterik, fenomeni i paralelizmit kuantik ndodh kur operacionet kryhen njëkohësisht me zero dhe një. Kjo veçori lejon makinat e bazuara në kubit të zgjidhin disa probleme më shpejt se kompjuterët klasikë, të tilla si simulimi i reaksioneve molekulare dhe kimike.
Por ka një problem: kubitët janë objekte të brishta dhe mund të ruajnë mbivendosjen vetëm për disa nanosekonda. Ajo prishet edhe nga një luhatje e lehtë e temperaturës; e ashtuquajtura . Për të shmangur shkatërrimin e qubit, kompjuterët kuantikë në temperatura të ulëta - 10 mK (-273,14°C). Për të arritur temperatura afër zeros absolute, kompanitë përdorin helium të lëngshëm, ose më saktë, një izotop , e cila nuk ngurtësohet në kushte të tilla ekstreme.
Cili është problemi
Në të ardhmen e afërt, industria e IT mund të përballet me mungesë të helium-3 për zhvillimin e kompjuterëve kuantikë. Në Tokë, kjo substancë praktikisht nuk gjendet kurrë në formën e saj natyrore - vëllimi i saj është në atmosferën e planetit (1,37 ppm në krahasim me helium-4). Helium-3 është një produkt i kalbjes së tritiumit, prodhimi i të cilit (reaktori i fundit bërthamor i ujit të rëndë u mbyll në SHBA). Më pas, tritium filloi të nxirret nga përbërësit e armëve bërthamore të çmontuara, por Sipas Shërbimit të Kërkimeve të Kongresit Amerikan, kjo nismë nuk rriti ndjeshëm rezervat e substancës strategjike. Rusia dhe SHBA kanë disa rezerva, por .
Situata përkeqësohet nga fakti se një pjesë mjaft e konsiderueshme e helium-3 shpenzohet për prodhimin e skanerëve neutron që përdoren në pikat kufitare për të kërkuar materiale radioaktive. Skaneri i neutronit ka qenë një mjet i detyrueshëm në të gjitha zyrat doganore amerikane që nga viti 2000. Për shkak të një numri të këtyre faktorëve, furnizimi me helium-3 në Shtetet e Bashkuara tashmë kontrollohet nga agjencitë qeveritare që lëshojnë kuota për organizatat publike dhe private, dhe ekspertët e IT shqetësohen se së shpejti nuk do të ketë mjaftueshëm helium-3 për të gjithë.
Sa e keqe është?
Besohet se mungesa e helium-3 do të ketë një ndikim negativ në zhvillimet kuantike. Blake Johnson, nënkryetar i prodhuesit të kompjuterëve kuantikë Rigetti Computing, në një intervistë me MIT Tech Review ai ftohës është tepër i vështirë për t'u marrë. Problemet rëndohen nga kostoja e lartë e tij - kushton 40 dollarë për të mbushur një njësi frigoriferike.
Por përfaqësuesit e D-Wave, një tjetër startup kuantik, nuk pajtohen me mendimin e Blake. Nga Nënkryetar i organizatës, prodhimi i një kompjuteri kuantik kërkon vetëm një sasi të vogël helium-3, e cila mund të quhet e parëndësishme në krahasim me vëllimin total të disponueshëm të substancës. Prandaj, mungesa e ftohësit do të jetë e padukshme për industrinë kuantike.
Plus, metoda të tjera për nxjerrjen e helium-3 që nuk përfshijnë tritium po zhvillohen sot. Një prej tyre është nxjerrja e izotopit nga gazi natyror. Së pari, ai i nënshtrohet kondensimit të thellë në temperatura të ulëta, dhe më pas kalon në proceset e ndarjes dhe korrigjimit (ndarja e papastërtive të gazit). Më parë, kjo qasje konsiderohej ekonomikisht e parealizueshme, por me zhvillimin e teknologjisë situata ka ndryshuar. Vitin e kaluar për planet e tij për të filluar prodhimin e helium-3 .
Një numër vendesh po bëjnë plane për të nxjerrë helium-3 në Hënë. Shtresa sipërfaqësore e saj përmban deri në (Tabela 2) të kësaj substance. Shkencëtarët vlerësojnë se burimi do të zgjasë për pesë mijë vjet. NASA tashmë ka filluar të krijojë që riciklojnë në helium-3. Po kryhet zhvillimi i infrastrukturës përkatëse tokësore dhe hënore и . Por nuk do të jetë e mundur të zbatohet në praktikë deri në vitin 2030.
Një mënyrë tjetër për të parandaluar mungesën e helium-3 është gjetja e një zëvendësuesi për të në prodhimin e skanerëve neutron. Nga rruga, ajo në vitin 2018 - u bë kristale të sulfurit të zinkut dhe fluorit litium-6. Ato bëjnë të mundur regjistrimin e materialeve radioaktive me një saktësi mbi 90%.
/ Foto CC BY-ND
Probleme të tjera "kuantike".
Përveç mungesës së heliumit, ka edhe vështirësi të tjera që po pengojnë zhvillimin e kompjuterëve kuantikë. E para është mungesa e komponentëve harduerikë. Ka ende pak ndërmarrje të mëdha në botë që zhvillojnë "mbushjen" për makinat kuantike. Ndonjëherë kompanitë duhet të presin derisa të prodhohet sistemi i ftohjes, .
Një numër vendesh po përpiqen ta zgjidhin problemin përmes programeve qeveritare. Iniciativa të tilla tashmë janë nisur në SHBA dhe Evropë. Për shembull, kohët e fundit në Holandë, me mbështetjen e Ministrisë së Ekonomisë, Delft Circuits filloi të funksionojë. Ai prodhon komponentë për sistemet e llogaritjes kuantike.
Një tjetër vështirësi është mungesa e specialistëve. Kërkesa për to po rritet, por gjetja e tyre nuk është aq e lehtë. Nga NYT, nuk ka më shumë se një mijë "inxhinierë kuantikë" me përvojë në botë. Universitetet kryesore teknike po e zgjidhin problemin. Për shembull, në MIT tashmë programet e para për trajnimin e specialistëve në punën me makinat kuantike. Zhvillimi i programeve përkatëse akademike dhe në Iniciativën Kuantike Kombëtare Amerikane.
Në përgjithësi, ekspertët e IT janë të bindur se problemet me të cilat përballen krijuesit e kompjuterëve kuantikë janë plotësisht të kapërcyeshme. Dhe në të ardhmen mund të presim përparime të reja teknologjike në këtë fushë.
Për çfarë shkruajmë në blogun e parë rreth ndërmarrjes IaaS:
Burimi: www.habr.com