211service.com
Mielibyśmy więcej komputerów kwantowych, gdyby nie było tak trudno znaleźć te cholerne kable
Maszyny kwantowe zapewnią kolejny wielki krok naprzód w informatyce, ale badacze, którzy je budują, nie mogą łatwo zdobyć niektórych egzotycznych komponentów, których potrzebują. 17 stycznia 2019 r.
Uniwersytet Kalifornijski, Berkeley/Keegan Houser
Blake Johnson spędza dużo czasu myśląc o takich rzeczach, jak kable nadprzewodzące i przechłodzone lodówki. Jako wiceprezes ds. inżynierii kwantowej w Odrzucenia obliczeń , start-up produkujący komputery kwantowe, Johnson jest odpowiedzialny za znalezienie i pozyskanie komponentów potrzebnych do złożenia maszyn.
To trudne, ponieważ to, co kiedyś było ezoteryczną, eksperymentalną technologią, przekształca się w bardziej mainstreamową, promowaną przez gigantyczne firmy, takie jak IBM, Google i chiński Alibaba, a także przez ambitne start-upy, takie jak Rigetti i IonQ. W rezultacie w niektórych krytycznych obszarach popyt rośnie znacznie szybciej niż podaż.
Na przykład zdobycie wyspecjalizowanych lodówek do rozcieńczania, które można schłodzić do temperatur niższych niż przestrzeń kosmiczna, aby pomóc w tworzeniu bitów kwantowych lub kubitów, które są kluczem do komputerów kwantowych, może zająć wiele miesięcy, a czasami rok lub dłużej. moc. Kolejnym wąskim punktem, mówi Johnson, jest specjalistyczne okablowanie potrzebne do przesyłania sygnałów mikrofalowych, które kontrolują kubity.
Długie czasy realizacji potrzebne do nabycia niektórych komponentów utrudniają postęp. To spowalnia zdolność zespołów do równoległej pracy nad badaniami w tej dziedzinie, mówi Irfan Siddiqi, profesor Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Egzotyczna technologia
Jednym z głównych powodów bólu głowy jest to, że komputery kwantowe nie mogą korzystać z dużej części infrastruktury opracowanej dla klasycznych maszyn. Opierają się na egzotycznych zasadach, a to oznacza, że mają naprawdę egzotyczny sprzęt, zauważa Chris Monroe, profesor Uniwersytetu Maryland i dyrektor generalny IonQ .
W przeciwieństwie do klasycznych bitów, które mogą reprezentować a jeden lub 0 , kubity to cząstki, takie jak atomy lub elektrony, które mogą zajmować stan kwantowy obu jeden oraz 0 jednocześnie nabierają określonej wartości tylko wtedy, gdy są mierzone. Mogą również wpływać na siebie nawzajem poprzez prawie mistyczny proces znany jako uwikłanie.
Te właściwości mogą pewnego dnia umożliwić maszynie kwantowej prześcignięcie nawet najpotężniejszego superkomputera klasycznego. Jednak produkcja kubitów i zarządzanie nimi to wciąż ogromne wyzwanie inżynieryjne.
Rigetti, podobnie jak Google i IBM, koncentruje się na wykorzystaniu elektronów przepływających przez przewody nadprzewodzące schłodzone do ekstremalnych temperatur, co wyjaśnia potrzebę lodówek rozcieńczających. Problem polega na tym, że te ogromne butle, które mogą kosztować od 500 000 do 1 miliona dolarów każdy, są wykonywane na zamówienie, a naukowcy twierdzą, że tylko kilka firm, takich jak BlueFors w Finlandii i Oxford Instruments w Wielkiej Brytanii, produkuje wysokiej jakości butle.
Lodówki wymagają również kombinacji gazów do przechłodzenia, w tym helu-3, izotopu helu, który według Johnsona jest niezwykle trudny do znalezienia. Jest to zazwyczaj produkt uboczny programów badań jądrowych i broni prowadzonych przez rządy, które ściśle kontrolują dostępność. Gaz jest tak rzadki, że może kosztować nawet 40 000 dolarów za ilość potrzebną do lodówki.
Firma kablowa
Są też kable nadprzewodzące, które przenoszą sygnały używane do sterowania kubitami. Są one specjalnie zaprojektowane do przewodzenia bardzo małej ilości ciepła, dzięki czemu nie zakłócają delikatnego stanu kwantowego kubitów wewnątrz lodówek. Johnson twierdzi, że dostarcza je tylko jeden główny producent, japońska firma Coax Co.
Komputery kwantowe można budować na inne sposoby, które nie zależą od kriogeniki, ale stoją one przed własnymi wyzwaniami. Na przykład firma Monroe wyłapuje pojedyncze atomy w polach elektromagnetycznych na chipie krzemowym w komorze o ultrawysokiej próżni. Lasery są następnie wykorzystywane do kontrolowania kubitów atomowych.
Aby proces zadziałał, chip musi mieć na sobie małe złoża złota. Ale standardowe zakłady produkujące krzem lub fabryki nie są przystosowane do obsługi tak specjalistycznych wymagań. IonQ tworzy zespół do opracowywania własnych projektów i wzbudzania zainteresowania zewnętrznego ich wykonaniem.
Siddiqi z UC Berkeley mówi, że używa przemówień na konferencjach, takich jak DesignCon , duża impreza poświęcona podzespołom elektronicznym w Dolinie Krzemowej pod koniec tego miesiąca, aby zachęcić więcej firm do zainteresowania się przemysłem kwantowym. Nowy krajowy plan rozwoju informatyki kwantowej w Stanach Zjednoczonych i podobny plan w Europie mogą również pobudzić większą aktywność wśród potencjalnych dostawców.
Startupy też mogą pomóc. Młoda firma w Holandii, Obwody Delft , opracowuje już technologię ułatwiającą monitorowanie i kontrolowanie kubitów, w tym niektóre specjalistyczne kable do przenoszenia sygnałów mikrofalowych.
Jakob Kammhuber, jego dyrektor ds. technologii, mówi, że podczas gdy komputery kwantowe są obecnie w stanie obsłużyć około 100 kubitów, liczba ta będzie musiała gwałtownie wzrosnąć, aby maszyny były naprawdę użyteczne, a do ich kontrolowania szybko będą potrzebne innowacyjne rozwiązania sprzętowe.