Хладилници и кабели спъват устрема на квантовите компютри
Кюбитите, които са ключът към мощността на квантовите компютри, се образуват при температури, по-ниски от тези на студа в космоса
Новите изчислителни машини не могат да употребяват огромна част от наличната инфраструктура, а вместо това се нуждаят от другоземен хардуер (източник: CC0 Public Domain)
Квантовите компютри ще обезпечат идващия огромен скок напред в изчислителната техника. Ала откривателите, които ги построяват, имат компликации да ги построят – най-много поради екзотичните съставни елементи, от които се нуждаят.
Блейк Джонсън прекарва доста време в мислене за неща като свръхпроводящи кабели и свръхохлаждащи хладилници. Като вицепрезидент по квантовия инженеринг в Rigetti Computing – стартъп, който създава квантови компютри, Джонсън е виновен за намирането и придобиването на съставените елементи, нужни за сглобяване на машините. Но това е нелека задача.
Предизвикателството е в това, че в миналото екзотичната, пробна технология в този момент стартира да се разпростира, с цел да се трансформира в съществена технология. Водеща роля в този развой имат огромни компании като американската IBM, японската Fujitsu, китайската Alibaba, както и амбициозни новостартиращи компании като Rigetti и IonQ. В резултат на това търсенето нараства доста по-бързо от предлагането, най-малко в някои сериозни области.
Например, може да са нужни доста месеци – а от време на време и година или повече – да се намерят профилирани хладилници на база разреждане, които могат да охлаждат до температури, по-ниски от тези на студа в космоса. Този студ обаче е нужен, с цел да се основат квантовите битове – или кюбити, които са ключът към мощността на квантовите компютри.
Друга пречка, споделя Джонсън, представен от MIT Rechnology Review, е профилираното окабеляване. То е належащо за предаване на микровълнови сигнали, които ръководят кюбитите.
Дългите интервали време, нужни за придобиване на някои съставни елементи, попречват напредъка. „ Това забавя способността на екипите да работят редом с научните проучвания в тази област “, споделя Ирфан Сидики, професор в Калифорнийския университет в Бъркли.
Екзотична технология
Една огромна причина за главоболията идва от това, че квантовите компютри не могат да употребяват огромна част от инфраструктурата, създадена за класическите изчислителни машини. „ Те се основават на екзотични правила, а това значи, че имат в действителност другоземен хардуер ”, отбелязва Крис Монро, професор в Университета на Мериленд и изпълнителен шеф на IonQ.
За разлика от класическите битове, които могат да съставляват или 1 или 0, кюбитите са частици – като атоми или електрони – които могат да заемат квантово положение както на единица, по този начин и на нула 0 по едно и също време, приемайки избрана стойност единствено когато се мерят. Те могат и да си въздействат една на друга.
Тези техни свойства някой ден могат да родят квантова машина, която да победи даже най-мощния типичен суперкомпютър. Но производството и ръководството на кюбитите към момента е голямо инженерно предизвикателство.
Rigetti, сходно на Гугъл и IBM, се концентрира върху потреблението на електрони, преминаващи през свръхпроводящите проводници, охладени до рисково ниски температури – което изяснява потребността от разреждащите хладилници. Тези големи цилиндри могат да костват сред 500 000 и 1 милион $. Те се вършат единствено по поръчка. На всичкото от горната страна откривателите споделят, че единствено няколко компании, като BlueFors във Финландия и Oxford Instruments във Англия, създават висококачествени хладилници от този тип.
Освен това хладилниците изискват композиция от газове за свръхохлаждане, в това число хелий-3 – изотоп на хелия, за който Джонсън споделя, че е „ трудно мъчно “ да се откри. Обикновено това е непряк артикул от стратегиите за нуклеарни проучвания и оръжия, ръководени от държавни управления, които строго управляват наличността. Газът е толкоз необичаен, че може да коства до 40 000 $ за количеството, належащо за един ледник.
Кабелни несгоди
Следващо по ред предизвикателство са тези свръхпроводящи кабели, които носят сигналите, употребявани за ръководство на кюбитите. Те са особено проектирани да организират доста малко топлота, тъй че да не накърняват деликатното квантово положение на кюбитите вътре в хладилника. Джонсън споделя, че единствено един главен производител ги доставя – японска компания, наречена Coax Co.
Квантовите компютри могат да бъдат построени по други способи, които не разчитат на криогеника, само че те се сблъскват с други, лични провокации. Компанията на Монро да вземем за пример улавя обособени атоми в електромагнитни полета върху силициев чип в камера с ултра-силен вакуум. След това се употребяват лазери за надзор на атомните кюбити.
За да проработи този развой, чипът би трябвало да има дребни количества злато от горната страна. Но общоприетите фабрики за произвеждане на силиций нямат подготвеност да се оправят с такива профилирани условия.
Сидики от Бъркли споделя, че употребява речите на конференции като DesignCon, огромно събитие на електронната промишленост в Силициевата котловина, с цел да предизвиква повече компании да проявят интерес към квантовата промишленост. Съединени американски щати и Европа имат огромни проекти за развиване на квантовата просвета и това също може да подтиква повече интензивност измежду евентуалните снабдители.
Стартиращите компании също могат да оказват помощ. Една млада компания в Холандия на име Delft Circuits, да вземем за пример, създава технология за наблюдаване и надзор на кюбитите, в това число някои профилирани кабели за транспорт на микровълнови сигнали.
Якоб Каммубер, неин основен софтуерен шеф, споделя, че до момента в който квантовите компютри се разпростират дотолкоз, че могат да ръководят към 100 кюбита през днешния ден, този брой ще скочи фрапантно, с цел да станат машините в действителност потребни. Тогава ще са нужни още повече новаторски хардуерни решения, с цел да се управляват и ръководят тези нови системи.
Новите изчислителни машини не могат да употребяват огромна част от наличната инфраструктура, а вместо това се нуждаят от другоземен хардуер (източник: CC0 Public Domain)
Квантовите компютри ще обезпечат идващия огромен скок напред в изчислителната техника. Ала откривателите, които ги построяват, имат компликации да ги построят – най-много поради екзотичните съставни елементи, от които се нуждаят.
Блейк Джонсън прекарва доста време в мислене за неща като свръхпроводящи кабели и свръхохлаждащи хладилници. Като вицепрезидент по квантовия инженеринг в Rigetti Computing – стартъп, който създава квантови компютри, Джонсън е виновен за намирането и придобиването на съставените елементи, нужни за сглобяване на машините. Но това е нелека задача.
Предизвикателството е в това, че в миналото екзотичната, пробна технология в този момент стартира да се разпростира, с цел да се трансформира в съществена технология. Водеща роля в този развой имат огромни компании като американската IBM, японската Fujitsu, китайската Alibaba, както и амбициозни новостартиращи компании като Rigetti и IonQ. В резултат на това търсенето нараства доста по-бързо от предлагането, най-малко в някои сериозни области.
Например, може да са нужни доста месеци – а от време на време и година или повече – да се намерят профилирани хладилници на база разреждане, които могат да охлаждат до температури, по-ниски от тези на студа в космоса. Този студ обаче е нужен, с цел да се основат квантовите битове – или кюбити, които са ключът към мощността на квантовите компютри.
Друга пречка, споделя Джонсън, представен от MIT Rechnology Review, е профилираното окабеляване. То е належащо за предаване на микровълнови сигнали, които ръководят кюбитите.
Дългите интервали време, нужни за придобиване на някои съставни елементи, попречват напредъка. „ Това забавя способността на екипите да работят редом с научните проучвания в тази област “, споделя Ирфан Сидики, професор в Калифорнийския университет в Бъркли.
Екзотична технология
Една огромна причина за главоболията идва от това, че квантовите компютри не могат да употребяват огромна част от инфраструктурата, създадена за класическите изчислителни машини. „ Те се основават на екзотични правила, а това значи, че имат в действителност другоземен хардуер ”, отбелязва Крис Монро, професор в Университета на Мериленд и изпълнителен шеф на IonQ.
За разлика от класическите битове, които могат да съставляват или 1 или 0, кюбитите са частици – като атоми или електрони – които могат да заемат квантово положение както на единица, по този начин и на нула 0 по едно и също време, приемайки избрана стойност единствено когато се мерят. Те могат и да си въздействат една на друга.
Тези техни свойства някой ден могат да родят квантова машина, която да победи даже най-мощния типичен суперкомпютър. Но производството и ръководството на кюбитите към момента е голямо инженерно предизвикателство.
Rigetti, сходно на Гугъл и IBM, се концентрира върху потреблението на електрони, преминаващи през свръхпроводящите проводници, охладени до рисково ниски температури – което изяснява потребността от разреждащите хладилници. Тези големи цилиндри могат да костват сред 500 000 и 1 милион $. Те се вършат единствено по поръчка. На всичкото от горната страна откривателите споделят, че единствено няколко компании, като BlueFors във Финландия и Oxford Instruments във Англия, създават висококачествени хладилници от този тип.
Освен това хладилниците изискват композиция от газове за свръхохлаждане, в това число хелий-3 – изотоп на хелия, за който Джонсън споделя, че е „ трудно мъчно “ да се откри. Обикновено това е непряк артикул от стратегиите за нуклеарни проучвания и оръжия, ръководени от държавни управления, които строго управляват наличността. Газът е толкоз необичаен, че може да коства до 40 000 $ за количеството, належащо за един ледник.
Кабелни несгоди
Следващо по ред предизвикателство са тези свръхпроводящи кабели, които носят сигналите, употребявани за ръководство на кюбитите. Те са особено проектирани да организират доста малко топлота, тъй че да не накърняват деликатното квантово положение на кюбитите вътре в хладилника. Джонсън споделя, че единствено един главен производител ги доставя – японска компания, наречена Coax Co.
Квантовите компютри могат да бъдат построени по други способи, които не разчитат на криогеника, само че те се сблъскват с други, лични провокации. Компанията на Монро да вземем за пример улавя обособени атоми в електромагнитни полета върху силициев чип в камера с ултра-силен вакуум. След това се употребяват лазери за надзор на атомните кюбити.
За да проработи този развой, чипът би трябвало да има дребни количества злато от горната страна. Но общоприетите фабрики за произвеждане на силиций нямат подготвеност да се оправят с такива профилирани условия.
Сидики от Бъркли споделя, че употребява речите на конференции като DesignCon, огромно събитие на електронната промишленост в Силициевата котловина, с цел да предизвиква повече компании да проявят интерес към квантовата промишленост. Съединени американски щати и Европа имат огромни проекти за развиване на квантовата просвета и това също може да подтиква повече интензивност измежду евентуалните снабдители.
Стартиращите компании също могат да оказват помощ. Една млада компания в Холандия на име Delft Circuits, да вземем за пример, създава технология за наблюдаване и надзор на кюбитите, в това число някои профилирани кабели за транспорт на микровълнови сигнали.
Якоб Каммубер, неин основен софтуерен шеф, споделя, че до момента в който квантовите компютри се разпростират дотолкоз, че могат да ръководят към 100 кюбита през днешния ден, този брой ще скочи фрапантно, с цел да станат машините в действителност потребни. Тогава ще са нужни още повече новаторски хардуерни решения, с цел да се управляват и ръководят тези нови системи.
Източник: technews.bg
КОМЕНТАРИ