Защо е необходим хелий в квантовите компютри?
Преди да се обърнем към историята на ситуацията с липсата на хелий, нека да поговорим за това, защо изобщо квантовите компютри се нуждаят от хелий.
Квантовите машини работят с кубити. Те, за разлика от класическите битове, могат да бъдат в състояния 0 и 1 едновременно – в суперпозиция. Феноменът на квантовия паралелизъм възниква в компютърната система, когато операциите се извършват едновременно с нула и единица.
Тази функция позволява на кубит-базираните машини да решават някои задачи по-бързо от класическите компютри – например, за да моделират молекулярни и химични реакции.
Но има проблем: кубитите са крехки обекти и могат да се поддържат само няколко наносекунди на суперпозиция. Дори и леко колебание в температурата го нарушава и се появява така наречената – декохеренция.
За да се избегне унищожаването на кубитите, квантовите компютри трябва да работят при ниски температури – 10 mK (–273.14 °C). За постигане на температури, близки до абсолютната нула, фирмите използват течен хелий, или по-точно изотопът хелий-3, който не се втвърдява при такива екстремни условия.
Какъв е проблемът?
В близко бъдеще ИТ индустрията може да се сблъска с недостиг на хелий-3 (He3) за разработване на квантови компютри. На Земята това вещество почти не се намира в естествената му форма – обемът му в атмосферата на планетата е само 0,000137% (1,37 части на милион спрямо He4).
Хелий-3 е продукт на разпадането на тритий, чието производство е спряно през 1988 г. (тогава последният ядрен реактор с тежка вода е бил затворен в САЩ).
После тритият започна да се извлича от компонентите на изведени от употреба ядрени оръжия, но според изследователската служба на Конгреса на САЩ, тази инициатива не е довела до значително увеличение на запасите от стратегическото вещество.
Русия и Съединените щати имат известни запаси от него, но и те свършват.
Текущото състояние
Ситуацията се усложнява от факта, че значителна част от He3 се изразходва за производството на неутронни скенери, използвани на граничните пунктове за търсене на радиоактивни материали. Неутронният скенер е незаменим инструмент на всички американски митници от 2000 година насам.
Поради редица от такива фактори в САЩ, доставките на хелий-3 вече се контролират от правителствените органи, които издават квоти на държавни и частни организации, а ИТ специалистите се тревожат, че скоро няма да има достатъчно хелий-3 за всички.
Още много подробности за развитието на квантовите компютри и начините за преодоляване на проблема ще намерите на: http://www.nanonewsnet.ru/news/2019/nekhvatka-geliya-mozhet-zamedlit-razvitie-kvantovykh-kompyuterov-obsuzhdaem-situatsiyu?utm_campaign=subscribe_techno&utm_medium=email&utm_source=subscribe
