我们讨论前提条件并提供专家意见。
/图片IBM Research CC BY-ND为什么量子计算机中需要氦气
在谈到有关氦缺乏的情况的故事之前,让我们先谈谈为什么量子计算机通常需要氦。
量子机器以量子位运行。 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。 当同时以零和一执行操作时,在计算系统中会出现量子并行现象。 此功能使基于量子位的计算机比传统计算机能够更快地解决某些问题-例如,模拟分子和化学反应。
但是有一个问题:量子位是易碎的对象,它们只能保持几纳秒的叠加。 即使轻微的温度波动也会破坏它,发生所谓的
退相干 。 为避免破坏量子位,量子计算机
必须在10 mK(–273.14°C)的低温下
工作 。 为了达到接近于零的绝对温度,公司使用液态氦,或者说
氦3同位素,这种
氦在这种极端条件下不会固化。
有什么问题
在不久的将来,IT产业可能会因为开发量子计算机而面临氦3的短缺。 在地球上,实际上没有发现其天然形式的物质-它在地球大气中的体积
仅为0.000137% (相对于氦4为1.37 ppm)。 3号氦是of的衰变产物,
1988年
停止生产(最后一个重水核反应堆在美国关闭)。 tri之后,他们开始从退役核武器的成分中提取,但据美国国会研究服务局称,该倡议并未显着增加战略库存。 俄罗斯和美国有一些储备,但
它们即将结束 。
相当一部分氦3被用于生产用于边界点以搜寻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,中子扫描仪已成为所有美国海关的必备工具。 由于美国的这些因素,氦3的供应已经由政府机构控制,这些政府向公共和私人组织发放配额,IT专家担心,想要氦3的人很快就会被错过。
有多糟
据信,缺乏氦3将对量子发展产生负面影响。 量子计算机制造公司Rigetti Computing的副总裁布莱克·约翰逊(Blake Johnson)在接受MIT Tech Review采访时说,制冷剂难以获得。 高昂的成本加剧了这些问题-填充一台制冷机需要4万美元。
但是另一家量子初创公司D-Wave的代表不同意布雷克。 该组织副总裁表示,一台量子计算机的生产仅需要少量的氦3,与该物质的总可用量相比,这可谓微不足道。 因此,制冷剂不足对量子产业来说是看不见的。
加上今天,正在开发其他与-3无关的氦3提取方法。 其中之一是从天然气中提取同位素。 首先,它在低温下进行深度冷凝,然后经过分离和精馏过程(分离气体杂质)。 以前,这种方法被认为在经济上不方便,但是随着技术的发展,情况已经改变。 去年,
俄罗斯天然气工业股份公司宣布了开始生产3号氦气的计划。
许多国家正在制定在月球上提取3号氦的计划。 其表层含有多达250万吨 (表2)的该物质。 据科学家称,该资源将持续五千年。 美国国家航空航天局(NASA)已经开始创建工厂设计 ,将可再生碎屑回收为3号氦气。 印度和中国涉及的适当的地面和月球基础设施的发展 。 但是要到2030年才能付诸实践。
防止氦3缺乏的另一种方法是在生产中子扫描仪时找到它的替代品。 顺便说一句,它
已经在2018年被
发现 -它变成了硫化锌和6氟化锂的晶体。 它们使记录放射性物质的准确性超过90%成为可能。
/图片IBM Research CC BY-ND其他“量子”问题
除了氦气缺乏外,还有其他阻碍量子计算机发展的困难。 首先是缺少硬件组件。 在世界上,很少有大型企业参与量子机器“填充”的开发。 有时,公司必须等到生产冷却系统
一年以上 。
许多国家正在尝试通过政府计划解决问题。 这些举措已经在美国和欧洲启动。 例如,最近在荷兰,在经济部的支持下,成立了代尔夫特电路。 她从事量子计算系统组件的生产。
另一个困难是缺乏专家。 对它们的需求正在增长,但是找到它们并不是那么简单。 据《纽约时报》报道,世界上不超过一千名经验丰富的“量子工程师”。 一流的技术大学解决了这个问题。 例如,麻省理工学院已经
创建了第一批培训专家使用量子机器的程序。 美国国家量子计划也在
进行相关学术课程的开发。
通常,IT专家相信,量子计算机的创造者所面临的问题是完全可以克服的。 将来,有望在这一领域取得新的技术突破。
我们在第一个公司IaaS博客中写的内容是: