我們討論先決條件並提供專家意見。
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為什麼量子電腦需要氦氣？
在繼續討論氦氣短缺情況之前，我們先來談談為什麼量子電腦需要氦氣。
量子機器在量子位元上運作。與經典位元不同，它們可以同時處於狀態 0 和 1 - 處於疊加狀態。在計算系統中，當同時執行零和一運算時，就會出現量子並行現象。這項功能使得基於量子位元的機器能夠比經典電腦更快地解決一些問題，例如模擬分子和化學反應。
但有一個問題：量子位元是脆弱的物體，它們只能維持幾奈秒的疊加。即使是輕微的溫度波動也會擾亂它； 。為了避免量子位元破壞，量子計算機 低溫時 - 10 mK (-273,14°C)。為了實現接近絕對零度的溫度，公司使用液態氦，或更準確地說，使用同位素 ，在如此極端的條件下不會硬化。
問題是什麼
在不久的將來，IT產業可能會面臨用於開發量子電腦的氦3短缺的問題。在地球上，這種物質幾乎從未以自然形式存在──它的體積存在於地球的大氣層中 （相對於氦 1,37 為 4 ppm）。 Helium-3 是氚的衰變產物，其生產 （最後一個重水核反應器在美國關閉）。此後，開始從退役核武的部件中提取氚，但 美國國會研究局稱，這項措施並未大幅增加戰略物質的庫存。俄羅斯和美國有一些儲備，但是 .
由於氦 3 的相當大一部分用於生產邊境檢查站用於搜索放射性物質的中子掃描儀，這一事實使情況更加惡化。自 2000 年以來，中子掃描器一直是美國所有海關辦公室的必備工具。由於多種因素的影響，美國的氦 3 供應已經由向公共和私人組織發放配額的政府機構控制，IT 專家擔心很快就會沒有足夠的氦 3 供所有人使用。
有多糟？
據信氦3的短缺將對量子發展產生負面影響。量子電腦製造商 RigettiComputing 副總裁 Blake Johnson 接受《麻省理工科技評論》採訪 這種冷媒非常難以取得。由於成本高昂，問題更加嚴重——裝滿一台製冷裝置需要花費 40 美元。
但另一家量子新創公司 D-Wave 的代表則不同意 Blake 的觀點。經過 該組織副總裁介紹，生產一台量子電腦只需要少量的氦3，與物質的可用總量相比，可以稱得上微不足道。因此，冷媒的短缺對於量子產業來說是看不見的。
此外，目前正在開發其他不涉及氚的提取氦 3 的方法。其中之一是從天然氣中提取同位素。首先在低溫下進行深度冷凝，然後經過分離和精餾（分離氣體雜質）的過程。此前，這種方法被認為在經濟上不可行，但隨著技術的發展，情況發生了變化。去年他計劃開始生產氦 3 .
許多國家正在製定在月球上開採氦 3 的計劃。其表層含有高達 （表2）該物質。科學家估計該資源將持續五千年。 NASA 已經開始創建 回收 至氦3。相應的地面和月球基礎設施建設正在進行中 и 。但要到2030年才能付諸實行。
防止氦 3 短缺的另一種方法是在中子掃描器的生產中尋找替代品。順便說一句，她 2018年 - 它變成硫化鋅和六氟化鋰的晶體。它們使得放射性物質登記的準確度超過 6%。
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其他“量子”問題
除了氦氣短缺之外，還有其他困難阻礙了量子電腦的發展。首先是硬體組件的缺乏。全球目前還沒有幾家大型企業在研發量子機器的「填充物」。有時公司必須等到冷卻系統製造出來， .
許多國家正在嘗試透過政府計劃來解決這個問題。此類措施已在美國和歐洲啟動。例如，最近在荷蘭，在經濟部的支持下，代爾夫特賽道開始運作。它生產量子計算系統的組件。
另一個困難是缺乏專家。對它們的需求正在增長，但要找到它們並不那麼容易。經過 根據《紐約時報》報道，世界上經驗豐富的「量子工程師」不超過一千人。領先的技術大學正在解決這個問題。例如，在麻省理工學院已經 第一個培訓使用量子機器的專家的計畫。制定相關學術課程 以及美國國家量子計劃。
總的來說，IT 專家相信量子電腦的創建者所面臨的問題是完全可以克服的。未來我們可以期待這一領域的新的技術突破。
我們在第一篇有關企業 IaaS 的部落格中寫到的內容：
來源： www.habr.com