211service.com
We zouden meer kwantumcomputers hebben als het niet zo moeilijk was om die verdomde kabels te vinden
Kwantummachines zullen de volgende grote sprong voorwaarts in de informatica opleveren, maar onderzoekers die ze bouwen, kunnen niet gemakkelijk aan enkele van de exotische componenten komen die ze nodig hebben. 17 januari 2019
Universiteit van Californië, Berkeley/Keegan Houser
Blake Johnson besteedt veel tijd aan het nadenken over zaken als supergeleidende kabels en onderkoelde koelkasten. Als vice-president van kwantumtechniek bij Afwijzingen berekenen , een startup die kwantumcomputers maakt, is Johnson verantwoordelijk voor het vinden en verwerven van de componenten die nodig zijn om de machines in elkaar te zetten.
Het is een uitdaging, want wat ooit een esoterische, experimentele technologie was, verandert in een meer mainstream technologie die wordt verdedigd door gigantische bedrijven zoals IBM, Google en het Chinese Alibaba, evenals door ambitieuze startups zoals Rigetti en IonQ. Als gevolg hiervan groeit de vraag in sommige kritieke gebieden veel sneller dan het aanbod.
Het kan bijvoorbeeld vele maanden duren - en soms een jaar of langer - om gespecialiseerde verdunningskoelkasten te bemachtigen die kunnen worden gekoeld tot temperaturen die kouder zijn dan de ruimte om te helpen bij het maken van kwantumbits, of qubits, die de sleutel zijn tot kwantumcomputers. stroom. Een ander knelpunt, zegt Johnson, is de gespecialiseerde bekabeling die nodig is om microgolfsignalen te verzenden die qubits besturen.
De lange doorlooptijden die nodig zijn om sommige componenten te verwerven, belemmeren de voortgang. Dit vertraagt het vermogen van teams om parallel aan onderzoek in het veld te werken, zegt Irfan Siddiqi, een professor aan de University of California, Berkeley.
Exotische technologie
Een grote reden voor de hoofdpijn is dat kwantumcomputers niet veel van de infrastructuur kunnen gebruiken die is ontwikkeld voor klassieke machines. Ze zijn gebaseerd op exotische principes, en dat betekent dat ze echt exotische hardware hebben, merkt Chris Monroe op, een professor aan de Universiteit van Maryland en de CEO van IonQ .
In tegenstelling tot klassieke bits, die ofwel a een of een 0 , qubits zijn deeltjes zoals atomen of elektronen die een kwantumtoestand van beide kunnen bezetten een en 0 tegelijkertijd krijgen ze pas een definitieve waarde als ze worden gemeten. Ze kunnen elkaar ook beïnvloeden via een bijna mystiek proces dat verstrengeling wordt genoemd.
Deze eigenschappen zouden ooit een kwantummachine in staat kunnen stellen om zelfs de krachtigste klassieke supercomputer te overtreffen. Maar het produceren en beheren van qubits is nog steeds een enorme technische uitdaging.
Rigetti is, net als Google en IBM, gericht op het gebruik van elektronen die door supergeleidende draden stromen die zijn gekoeld tot extreme temperaturen, wat de noodzaak voor verdunningskoelkasten verklaart. Het probleem is dat deze enorme cilinders, die elk tussen de $ 500.000 en $ 1 miljoen kunnen kosten, op maat worden gemaakt, en onderzoekers zeggen dat slechts een paar bedrijven, zoals BlueFors in Finland en Oxford Instruments in het VK, hoogwaardige cilinders produceren.
De koelkasten hebben ook een combinatie van gassen nodig voor onderkoeling, waaronder helium-3, een isotoop van helium waarvan Johnson zegt dat het ondraaglijk moeilijk te vinden is. Het is meestal een bijproduct van nucleair onderzoek en wapenprogramma's van regeringen, die de beschikbaarheid streng controleren. Het gas is zo zeldzaam dat het tot $ 40.000 kan kosten voor het bedrag dat nodig is voor een koelkast.
Kabelmaatschappij
Dan zijn er die supergeleidende kabels die de signalen dragen die worden gebruikt om qubits te besturen. Deze zijn speciaal ontworpen om zeer weinig warmte te geleiden, zodat ze de delicate kwantumtoestand van de qubits in de koelkasten niet verstoren. Johnson zegt dat slechts één grote fabrikant ze levert, een Japans bedrijf genaamd Coax Co.
Quantumcomputers kunnen op andere manieren worden gebouwd die niet afhankelijk zijn van cryogene technologie, maar deze hebben hun eigen uitdagingen. Zo vangt het bedrijf van Monroe individuele atomen op in elektromagnetische velden op een siliciumchip in een ultrahoogvacuümkamer. Lasers worden vervolgens gebruikt om de atomaire qubits te besturen.
Om het proces te laten werken, moet de chip kleine goudafzettingen bevatten. Maar standaard siliciumfabrieken, of fabrieken, zijn niet opgezet om aan dergelijke gespecialiseerde vereisten te voldoen. IonQ stelt een team samen om eigen ontwerpen te ontwikkelen en externe interesse te wekken om deze te maken.
Siddiqi van UC Berkeley zegt dat hij toespraken gebruikt op conferenties zoals: OntwerpCon , een groot evenement met elektronische componenten in Silicon Valley later deze maand, om meer bedrijven aan te moedigen zich in de kwantumindustrie te interesseren. Het nieuwe nationale plan van de VS om de kwantuminformatiewetenschap vooruit te helpen, en een vergelijkbaar plan in Europa, kan ook meer activiteit bij potentiële leveranciers stimuleren.
Ook startups kunnen helpen. Een jong bedrijf in Nederland, Delftse Circuits , ontwikkelt al technologie om qubits te bewaken en te controleren, inclusief enkele gespecialiseerde kabels voor het transporteren van microgolfsignalen.
Jakob Kammhuber, de chief technology officer, zegt dat hoewel kwantumcomputers zich momenteel inspannen om ongeveer 100 qubits te beheren, dat aantal drastisch zal moeten stijgen om de machines echt bruikbaar te maken, en er zullen snel innovatieve hardware-oplossingen nodig zijn om ze te besturen.