211service.com
Mums būtu vairāk kvantu datoru, ja nebūtu tik grūti atrast sasodītos kabeļus
Kvantu mašīnas nodrošinās nākamo lielo lēcienu uz priekšu skaitļošanas jomā, taču pētnieki, kas tos veido, nevar viegli iegūt dažus no tiem nepieciešamajiem eksotiskajiem komponentiem. 2019. gada 17. janvāris
Kalifornijas universitāte, Bērklija / Kīgans Hausrs
Bleiks Džonsons pavada daudz laika, domājot par tādām lietām kā supravadošie kabeļi un pārdzesēti ledusskapji. Kā kvantu inženierijas viceprezidents plkst Skaitļošanas noraidījumi , starta uzņēmums, kas ražo kvantu datorus, Džonsons ir atbildīgs par mašīnu salikšanai nepieciešamo komponentu atrašanu un iegādi.
Tas ir sarežģīti, jo kādreizējā ezotēriskā eksperimentālā tehnoloģija kļūst par plaši izplatītu tehnoloģiju, ko atbalsta tādi milzu uzņēmumi kā IBM, Google un Ķīnas Alibaba, kā arī ambiciozi jaunuzņēmumi, piemēram, Rigetti un IonQ. Tā rezultātā dažās kritiskās jomās pieprasījums aug daudz ātrāk nekā piedāvājums.
Piemēram, var paiet daudzi mēneši un dažreiz gads vai vairāk, lai iegūtu specializētus atšķaidīšanas ledusskapjus, kurus var atdzesēt līdz temperatūrai, kas ir zemāka par kosmosu, lai palīdzētu izveidot kvantu bitus vai kubitus, kas ir kvantu datoru atslēga. jauda. Vēl viens aizrīšanās punkts, saka Džonsons, ir specializētie kabeļi, kas nepieciešami, lai pārraidītu mikroviļņu signālus, kas kontrolē kubitus.
Ilgais sagatavošanās laiks, kas nepieciešams dažu komponentu iegādei, kavē progresu. Tas palēnina komandu spēju paralēli strādāt pie pētījumiem šajā jomā, saka Kalifornijas Universitātes Bērklijā profesors Irfans Siddiki.
Eksotiska tehnika
Viens no galvenajiem galvassāpju iemesliem ir tas, ka kvantu datori nevar izmantot lielu daļu klasiskajām mašīnām izstrādātās infrastruktūras. Tie ir balstīti uz eksotiskiem principiem, un tas nozīmē, ka tiem ir patiešām eksotiska aparatūra, atzīmē Merilendas Universitātes profesors un uzņēmuma izpilddirektors Kriss Monro. IonQ .
Atšķirībā no klasiskajiem bitiem, kas var attēlot vai nu a viens vai a 0 , kubiti ir daļiņas, piemēram, atomi vai elektroni, kas var ieņemt abu kvantu stāvokli viens un 0 tajā pašā laikā iegūstot noteiktu vērtību tikai tad, kad tie tiek mērīti. Viņi var arī ietekmēt viens otru, izmantojot gandrīz mistisku procesu, kas pazīstams kā sapīšanās.
Šīs īpašības kādu dienu varētu dot iespēju kvantu mašīnai pārspēt pat jaudīgāko klasisko superdatoru. Bet kubitu ražošana un pārvaldība joprojām ir milzīgs inženierijas izaicinājums.
Rigetti, tāpat kā Google un IBM, koncentrējas uz elektronu izmantošanu, kas plūst pa supravadošiem vadiem, kas atdzesēti līdz ekstremālām temperatūrām, kas izskaidro nepieciešamību pēc atšķaidīšanas ledusskapjiem. Problēma ir tāda, ka šie milzīgie cilindri, kas katrs var maksāt no 500 000 līdz 1 miljonam dolāru, ir izgatavoti pēc pasūtījuma, un pētnieki apgalvo, ka tikai daži uzņēmumi, piemēram, BlueFors Somijā un Oxford Instruments Lielbritānijā, ražo augstas kvalitātes balonus.
Ledusskapjos pārdzesēšanai nepieciešama arī gāzu kombinācija, tostarp hēlijs-3, hēlija izotops, kuru pēc Džonsona teiktā ir ārkārtīgi grūti atrast. Tas parasti ir kodolpētniecības un ieroču programmu blakusprodukts, ko vada valdības, kuras stingri kontrolē pieejamību. Gāze ir tik reta, ka tā var maksāt līdz pat 40 000 USD par summu, kas nepieciešama ledusskapim.
Kabeļtelevīzijas uzņēmums
Tad ir tie supravadošie kabeļi, kas nes signālus, ko izmanto kubitu kontrolei. Tie ir īpaši izstrādāti, lai vadītu ļoti maz siltuma, lai tie neizjauktu kubitu smalko kvantu stāvokli ledusskapjos. Džonsons saka, ka tos piegādā tikai viens galvenais ražotājs, japāņu uzņēmums Coax Co.
Kvantu datorus var uzbūvēt citos veidos, kas nav balstīti uz kriogēniju, taču tie saskaras ar savām problēmām. Piemēram, Monro uzņēmums aiztur atsevišķus atomus elektromagnētiskajos laukos uz silīcija mikroshēmas īpaši augsta vakuuma kamerā. Pēc tam lāzerus izmanto, lai kontrolētu atomu kubitus.
Lai process darbotos, mikroshēmā ir jābūt nelielām zelta nogulsnēm. Taču standarta silīcija ražošanas rūpnīcas vai fabs nav izveidotas, lai izpildītu šādas specializētas prasības. IonQ veido komandu, lai izstrādātu savus dizainus un piesaistītu ārēju interesi par to izveidi.
UC Berkeley Siddiqi saka, ka viņš izmanto runas tādās konferencēs kā DesignCon , liels elektronisko komponentu pasākums Silīcija ielejā vēlāk šajā mēnesī, lai mudinātu vairāk uzņēmumu interesēties par kvantu nozari. Jaunais ASV nacionālais plāns kvantu informācijas zinātnes attīstībai un līdzīgs Eiropā var arī stimulēt potenciālo piegādātāju aktivitāti.
Jaunuzņēmumi arī varētu palīdzēt. Jauns uzņēmums Nīderlandē, Delftas ķēdes , jau izstrādā tehnoloģiju, kas palīdz uzraudzīt un kontrolēt kubitus, tostarp dažus specializētus kabeļus mikroviļņu signālu pārnēsāšanai.
Jakobs Kammhubers, tās galvenais tehnoloģiju speciālists, saka, ka, lai gan kvantu datori mūsdienās spēj pārvaldīt aptuveni 100 kubitus, šim skaitlim būs dramatiski jāpalielinās, lai mašīnas būtu patiešām noderīgas, un to kontrolei ātri būs nepieciešami inovatīvi aparatūras risinājumi.