Vi berÀttar om förutsÀttningarna och lÀmnar expertÄsikter.
/ ŃĐŸŃĐŸ CC BY-ND
Varför behövs helium i kvantdatorer
Innan vi gÄr vidare till situationen med bristen pÄ helium, lÄt oss diskutera varför kvantdatorer överhuvudtaget behöver helium.
Kvantdatorer arbetar med kubiter. Till skillnad frĂ„n klassiska bitar kan de befinna sig i tillstĂ„nd 0 och 1 samtidigt â i superposition. I berĂ€kningssystemet uppstĂ„r fenomenet kvantparallellism, dĂ€r operationer utförs samtidigt med noll och ett. Denna egenskap gör att kubitbaserade maskiner kan lösa vissa problem snabbare Ă€n klassiska datorer â till exempel att modellera molekylĂ€ra och kemiska reaktioner.
Men det finns ett problem: kubiter Ă€r ömtĂ„liga objekt och kan bara upprĂ€tthĂ„lla superposition i nĂ„gra fĂ„ nanosekunder. Ăven en liten temperaturfluktuation stör den, vilket kallas . För att undvika att kubiter förstörs mĂ„ste kvantdatorer under lĂ„ga temperaturer â 10 mK (â273,14°C). För att nĂ„ temperaturer nĂ€ra den absoluta nollpunkten anvĂ€nder företag flytande helium, mer specifikt isotopen , som inte stelnar under sĂ„dana extrema förhĂ„llanden.
Vad Àr problemet
I den nĂ€rmaste framtiden kan IT-industrin stĂ€llas inför brist pĂ„ helium-3 för utvecklingen av kvantdatorer. Ămnet finns nĂ€stan inte i naturlig form pĂ„ jorden â dess mĂ€ngd i planetens atmosfĂ€r (1,37 delar per miljon i förhĂ„llande till helium-4). Helium-3 Ă€r en nedfallsprodukt av tritium, vars produktion (den sista tunga vattenreaktorn stĂ€ngdes i USA). Efter tritium började man utvinna det frĂ„n komponenter avskrevs kĂ€rnvapen, men enligt USA:s kongressforskningsbyrĂ„ möjliggjorde denna initiativ inte en betydande ökning av strategiska Ă€mnen. Ryssland och USA har vissa förrĂ„d av det, men .
Situationen försvÄras av det faktum att en betydande del av helium-3 gÄr till produktion av neutronscanner som anvÀnds vid grÀnskontroller för att upptÀcka radioaktiva material. Neutronscannern har varit ett obligatoriskt verktyg vid alla amerikanska tullen sedan 2000. PÄ grund av en rad faktorer kontrolleras helium-3-leveranserna i USA redan av statliga organ som utfÀrdar kvoter till statliga och privata organisationer, och IT-experter Àr oroade över att det snart kan bli brist pÄ helium-3 för alla som önskar det.
Hur illa Àr det?
Det finns en Ă„sikt om att bristen pĂ„ helium-3 kommer att ha en negativ inverkan pĂ„ kvantutvecklingar. Blake Johnson, vice ordförande för företagets tillverkare av kvantdatorer Rigetti Computing, sade i en intervju med MIT Tech Review , att köldmediet Ă€r otroligt svĂ„rt att fĂ„ tag pĂ„. Problemen förvĂ€rras av dess höga kostnad â det kostar 40 tusen dollar att fylla en kylapparat.
Men representanter för D-Wave, en annan kvantstartup, hÄller inte med Blake. Enligt vice ordförande för organisationen krÀvs endast en liten mÀngd helium-3 för att producera en kvantdator, vilket kan betecknas som obetydligt i förhÄllande till den totala tillgÀngliga mÀngden av Àmnet. DÀrför kommer bristen pÄ köldmedel att gÄ obemÀrkt förbi i kvantindustrin.
Dessutom undersöks idag andra metoder för att utvinna helium-3 som inte Àr kopplade till tritium. En av dem Àr att utvinna isotopen frÄn naturgas. Först genomgÄr den djup konservering vid lÄga temperaturer och gÄr sedan igenom separations- och destillationsprocesser (separering av gasblandningar). Tidigare ansÄgs denna metod ekonomiskt orealistisk, men med teknikens utveckling har situationen förÀndrats. Förra Äret tillkÀnnagav .
Flera lÀnder planerar att utvinna helium-3 pÄ MÄnen. I dess ytskikt finns upp till (tab. 2) av detta Àmne. Enligt forskare rÀcker resurserna i fem tusen Är. NASA har redan börjat skapa , som behandlar till helium-3. Utvecklingen av den motsvarande jordiska och mÄninfrastrukturen hanteras av och Men det kommer inte att vara möjligt att genomföra den i praktiken före 2030.
Ett annat sĂ€tt att förhindra bristen pĂ„ helium-3 Ă€r att hitta en ersĂ€ttning för det vid tillverkning av neutronkameror. För övrigt det 2018 â kristaller av zinksulfid och litium-6-fluorid. De gör det möjligt att registrera radioaktiva material med en noggrannhet som överstiger 90%.
/ ŃĐŸŃĐŸ CC BY-ND
Andra "kvant"-problem
Förutom bristen pÄ helium finns det andra svÄrigheter som hindrar utvecklingen av kvantdatorer. Den första Àr bristen pÄ hÄrdvarukomponenter. Det finns fortfarande fÄ stora företag i vÀrlden som arbetar med utvecklingen av "innehÄll" för kv maskiner. Ibland mÄste företag vÀnta sÄ mycket som .
Flera lÀnder försöker lösa problemet genom statliga program. SÄdana initiativ har redan startats i USA och Europa. Till exempel grundades nyligen företaget Delft Circuits i NederlÀnderna med stöd av ekonomidepartementet. Det tillverkar komponenter för kvantdatorer.
En annan svÄrighet Àr bristen pÄ specialister. EfterfrÄgan pÄ dem ökar, men det Àr inte sÄ lÀtt att hitta dem. Enligt NYT finns det inte mer Àn tusen erfarna "kvantingenjörer" i vÀrlden. Problemet löses av ledande tekniska universitet. Till exempel pÄ MIT arbetar man redan de första programmen för att utbilda specialister för arbete med kvantdatorer. Utvecklingen av motsvarande akademiska program sker ocksÄ inom den amerikanska National Quantum Initiative.
Ăverlag Ă€r IT-experter övertygade om att problemen som skapare av kvantdatorer stĂ„r inför Ă€r fullt hanterbara. I framtiden kan man förvĂ€nta sig nya teknologiska genombrott pĂ„ detta omrĂ„de.
Vad vi skriver om i den första bloggen om företags-IaaS:
KĂ€lla: habr.com
