211service.com
Vi ville hatt flere kvantedatamaskiner hvis det ikke var så vanskelig å finne de jævla kablene
Kvantemaskiner vil gi det neste store spranget fremover innen databehandling, men forskere som bygger dem kan ikke enkelt få tak i noen av de eksotiske komponentene de trenger. 17. januar 2019
University of California, Berkeley/Keegan Houser
Blake Johnson bruker mye tid på å tenke på ting som superledende kabler og superkjølte kjøleskap. Som visepresident for kvanteteknikk ved Databehandling avslag , en oppstart som lager kvantedatamaskiner, Johnson er ansvarlig for å finne og anskaffe komponentene som trengs for å sette sammen maskinene.
Det er utfordrende, fordi det som en gang var en esoterisk, eksperimentell teknologi, forvandles til mer en mainstream-teknologi forkjempet av gigantiske selskaper som IBM, Google og Kinas Alibaba, samt av ambisiøse startups som Rigetti og IonQ. Som et resultat vokser etterspørselen mye raskere enn tilbudet på noen kritiske områder.
For eksempel kan det ta mange måneder – og noen ganger et år eller mer – å få tak i spesialiserte fortynningskjøleskap som kan kjøles ned til temperaturer kaldere enn verdensrommet for å hjelpe til med å lage kvantebiter, eller qubits, som er nøkkelen til kvantedatamaskiner. makt. Et annet chokepunkt, sier Johnson, er den spesialiserte kablingen som trengs for å overføre mikrobølgesignaler som kontrollerer qubits.
De lange ledetidene som trengs for å anskaffe enkelte komponenter, hindrer fremdriften. Dette bremser teamenes evne til å jobbe parallelt med forskning på feltet, sier Irfan Siddiqi, professor ved University of California, Berkeley.
Eksotisk teknologi
En stor grunn til hodepinen er at kvantedatamaskiner ikke kan bruke mye av infrastrukturen utviklet for klassiske maskiner. De er basert på eksotiske prinsipper, og det betyr at de har virkelig eksotisk maskinvare, bemerker Chris Monroe, professor ved University of Maryland og administrerende direktør i IonQ .
I motsetning til klassiske biter, som kan representere enten en en eller a 0 , qubits er partikler som atomer eller elektroner som kan okkupere en kvantetilstand av begge en og 0 på samme tid, får en bestemt verdi bare når de måles. De kan også påvirke hverandre via en nesten mystisk prosess kjent som sammenfiltring.
Disse egenskapene kan en dag gjøre det mulig for en kvantemaskin å utkonkurrere selv den kraftigste klassiske superdatamaskinen. Men å produsere og administrere qubits er fortsatt en enorm ingeniørutfordring.
Rigetti, som Google og IBM, er fokusert på å bruke elektroner som strømmer gjennom superledende ledninger avkjølt til ekstreme temperaturer, noe som forklarer behovet for fortynningskjøleskapene. Problemet er at disse enorme sylindrene, som kan koste mellom 500 000 og 1 million dollar hver, er skreddersydde, og forskere sier at bare noen få selskaper, som BlueFors i Finland og Oxford Instruments i Storbritannia, produserer slike av høy kvalitet.
Kjøleskapene krever også en kombinasjon av gasser for superkjøling, inkludert helium-3, en isotop av helium som Johnson sier er uutholdelig vanskelig å finne. Det er vanligvis et biprodukt av atomforskning og våpenprogrammer drevet av regjeringer, som kontrollerer tilgjengeligheten nøye. Gassen er så sjelden at den kan koste opptil $40 000 for beløpet som trengs for et kjøleskap.
Kabelselskap
Så er det de superledende kablene som bærer signalene som brukes til å kontrollere qubits. Disse er spesialdesignet for å lede svært lite varme slik at de ikke forstyrrer qubits delikate kvantetilstand inne i kjøleskapene. Johnson sier at bare én hovedprodusent leverer dem, et japansk selskap kalt Coax Co.
Kvantedatamaskiner kan bygges på andre måter som ikke er avhengige av kryogenikk, men disse står overfor sine egne utfordringer. Monroes selskap, for eksempel, fanger individuelle atomer i elektromagnetiske felt på en silisiumbrikke i et ultrahøyt vakuumkammer. Lasere brukes deretter til å kontrollere atomære qubits.
For å få prosessen til å fungere, må brikken ha små forekomster av gull på seg. Men standard silisiumproduksjonsanlegg, eller fabrikker, er ikke satt opp for å håndtere slike spesialiserte krav. IonQ setter sammen et team for å utvikle sine egne design og for å vekke ekstern interesse for å lage dem.
UC Berkeleys Siddiqi sier at han bruker taler på konferanser som DesignCon , et stort arrangement for elektroniske komponenter i Silicon Valley senere denne måneden, for å oppmuntre flere selskaper til å interessere seg for kvanteindustrien. Den nye amerikanske nasjonale planen for å fremme kvanteinformasjonsvitenskap, og en lignende i Europa, kan også stimulere til mer aktivitet blant potensielle leverandører.
Startups kan også hjelpe. Et ungt selskap i Nederland, Delft Circuits , utvikler allerede teknologi for å overvåke og kontrollere qubits, inkludert noen spesialiserte kabler for overføring av mikrobølgesignaler.
Jakob Kammhuber, teknologisjefen, sier at mens kvantedatamaskiner strekker seg for å håndtere rundt 100 qubits i dag, vil dette antallet måtte stige dramatisk for at maskinene skal være virkelig nyttige, og innovative maskinvareløsninger vil raskt være nødvendig for å kontrollere dem.