我们讨论先决条件并提供专家意见。
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为什么量子计算机需要氦气？
在继续讨论氦气短缺情况之前，我们首先来谈谈为什么量子计算机需要氦气。
量子机器在量子比特上运行。 与经典位不同，它们可以同时处于状态 0 和 1 - 处于叠加状态。 在计算系统中，当同时执行零和一运算时，就会出现量子并行现象。 这一功能使得基于量子比特的机器能够比经典计算机更快地解决一些问题，例如模拟分子和化学反应。
但有一个问题：量子位是脆弱的物体，它们只能维持几纳秒的叠加。 即使是轻微的温度波动也会破坏它；所谓的 。 为了避免量子位破坏，量子计算机 低温时 - 10 mK (-273,14°C)。 为了实现接近绝对零的温度，公司使用液氦，或更准确地说，使用同位素 ，在如此极端的条件下不会硬化。
有什么问题
在不久的将来，IT行业可能会面临用于开发量子计算机的氦3短缺的问题。 在地球上，这种物质几乎从未以自然形式存在——它的体积存在于地球的大气层中 （相对于氦 1,37 为 4 ppm）。 Hel-3 是氚的衰变产物，其生产 （最后一个重水核反应堆在美国关闭）。 此后，开始从退役核武器的部件中提取氚，但 美国国会研究局称，这一举措并未显着增加战略物质的库存。 俄罗斯和美国有一些储备，但是 .
由于氦 3 的相当大一部分用于生产边境检查站用于搜索放射性物质的中子扫描仪，这一事实使情况更加恶化。 自 2000 年以来，中子扫描仪一直是美国所有海关办公室的必备工具。 由于多种因素的影响，美国的氦 3 供应已经由向公共和私人组织发放配额的政府机构控制，IT 专家担心很快就会没有足够的氦 3 供所有人使用。
有多糟糕？
据信氦3的短缺将对量子发展产生负面影响。 量子计算机制造商 RigettiComputing 副总裁 Blake Johnson 接受《麻省理工科技评论》采访 这种制冷剂非常难以获得。 由于成本高昂，问题更加严重——装满一台制冷装置需要花费 40 美元。
但另一家量子初创公司 D-Wave 的代表不同意 Blake 的观点。 经过 该组织副总裁介绍，生产一台量子计算机只需要少量的氦3，与物质的可用总量相比，可以称得上微不足道。 因此，制冷剂的短缺对于量子产业来说是看不见的。
此外，目前正在开发其他不涉及氚的提取氦 3 的方法。 其中之一是从天然气中提取同位素。 首先在低温下进行深度冷凝，然后经过分离和精馏（分离气体杂质）的过程。 此前，这种方法被认为在经济上不可行，但随着技术的发展，情况发生了变化。 去年他计划开始生产氦 3 .
许多国家正在制定在月球上开采氦 3 的计划。 其表层含有高达 （表2）该物质。 科学家估计该资源将持续五千年。 NASA 已经开始创建 回收 至氦3。 相应的地面和月球基础设施建设正在进行中 и 。 但要到2030年才能付诸实践。
防止氦 3 短缺的另一种方法是在中子扫描仪的生产中寻找替代品。 顺便说一句，她 2018年 - 它变成硫化锌和六氟化锂的晶体。 它们使得放射性物质登记的准确度超过 6%。
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其他“量子”问题
除了氦气短缺之外，还有其他困难阻碍了量子计算机的发展。 首先是硬件组件的缺乏。 全球目前还没有几家大型企业在研发量子机器的“填充物”。 有时公司必须等到冷却系统制造出来， .
许多国家正在尝试通过政府计划来解决这个问题。 此类举措已在美国和欧洲启动。 例如，最近在荷兰，在经济部的支持下，代尔夫特赛道开始运营。 它生产量子计算系统的组件。
另一个困难是缺乏专家。 对它们的需求正在增长，但找到它们并不那么容易。 经过 据《纽约时报》报道，世界上经验丰富的“量子工程师”不超过一千人。 领先的技术大学正在解决这个问题。 例如，在麻省理工学院已经 第一个培训使用量子机器的专家的项目。 制定相关学术项目 以及美国国家量子计划。
总的来说，IT 专家相信量子计算机的创建者所面临的问题是完全可以克服的。 未来我们可以期待这一领域的新的技术突破。
我们在第一篇有关企业 IaaS 的博客中写到的内容：
来源： habr.com