Helij-3 (He-3) ima edinstvene lastnosti, zaradi katerih je dragocen na več področjih, vključno z jedrsko energijo in kvantnim računalništvom. Čeprav je He-3 zelo redek in je proizvodnja zahtevna, veliko obeta za prihodnost kvantnega računalništva. V tem članku se bomo poglobili v proizvodnjo He-3 v dobavni verigi in njegovo uporabo kot hladilnega sredstva v kvantnih računalnikih.

Proizvodnja helija 3

Helij 3 naj bi na Zemlji obstajal v zelo majhnih količinah. Večino He-3 na našem planetu naj bi proizvedle sonce in druge zvezde, v majhnih količinah pa naj bi bil prisoten tudi v luninih tleh. Medtem ko skupna svetovna dobava He-3 ni znana, se ocenjuje, da znaša nekaj sto kilogramov na leto.

Proizvodnja He-3 je kompleksen in zahteven proces, ki vključuje ločevanje He-3 od drugih izotopov helija. Glavna proizvodna metoda je obsevanje nahajališč zemeljskega plina, pri čemer nastane He-3 kot stranski produkt. Ta metoda je tehnično zahtevna, zahteva specializirano opremo in je drag postopek. Stroški proizvodnje He-3 so omejili njegovo široko uporabo in ostaja redka in dragocena dobrina.

Uporaba helija-3 v kvantnem računalništvu

Kvantno računalništvo je nastajajoče področje z ogromnim potencialom za revolucijo v panogah, od financ in zdravstva do kriptografije in umetne inteligence. Eden od glavnih izzivov pri razvoju kvantnih računalnikov je potreba po hladilnem sredstvu za hlajenje kvantnih bitov (kubitov) na njihovo optimalno delovno temperaturo.

He-3 se je izkazal kot odlična izbira za hlajenje kubitov v kvantnih računalnikih. He-3 ima več lastnosti, zaradi katerih je idealen za to uporabo, vključno z nizkim vreliščem, visoko toplotno prevodnostjo in sposobnostjo, da ostane tekoč pri nizkih temperaturah. Več raziskovalnih skupin, vključno s skupino znanstvenikov na Univerzi v Innsbrucku v Avstriji, je dokazalo uporabo He-3 kot hladilnega sredstva v kvantnih računalnikih. V študiji, objavljeni v reviji Nature Communications, je ekipa pokazala, da se He-3 lahko uporablja za hlajenje kubitov superprevodnega kvantnega procesorja na optimalno delovno temperaturo, kar dokazuje njegovo učinkovitost kot hladilno sredstvo za kvantno računalništvo. seks.

Prednosti helija-3 v kvantnem računalništvu

Uporaba He-3 kot hladilnega sredstva v kvantnem računalniku ima več prednosti. Prvič, zagotavlja stabilnejše okolje za kubite, zmanjšuje tveganje napak in izboljšuje zanesljivost kvantnih računalnikov. To je še posebej pomembno na področju kvantnega računalništva, kjer lahko že majhne napake močno vplivajo na rezultat.

Drugič, He-3 ima nižje vrelišče kot druga hladilna sredstva, kar pomeni, da se kubiti lahko ohladijo na nižje temperature in delujejo učinkoviteje. Ta povečana učinkovitost bi lahko vodila do hitrejših in natančnejših izračunov, zaradi česar bi He-3 postal pomembna komponenta pri razvoju kvantnih računalnikov.

He-3 je nestrupeno, negorljivo hladilno sredstvo, ki je varnejše in okolju prijaznejše od drugih hladilnih sredstev, kot je tekoči helij. V svetu, kjer skrbi za okolje postajajo vse pomembnejše, ponuja uporaba He-3 v kvantnem računalništvu bolj zeleno alternativo, ki pomaga zmanjšati ogljični odtis tehnologije.

Izzivi in ​​prihodnost helija-3 v kvantnem računalništvu

Kljub očitnim prednostim He-3 v kvantnem računalništvu proizvodnja in dobava He-3 ostaja velik izziv, s številnimi tehničnimi, logističnimi in finančnimi ovirami, ki jih je treba premagati. Proizvodnja He-3 je zapleten in drag proces, na voljo pa je omejena zaloga izotopa. Poleg tega je prevoz He-3 od mesta proizvodnje do mesta končne uporabe zahtevna naloga, ki dodatno zaplete njegovo dobavno verigo.

Kljub tem izzivom je zaradi morebitnih prednosti He-3 v kvantnem računalništvu vredna naložba, raziskovalci in podjetja pa še naprej raziskujejo načine, kako uresničiti njegovo proizvodnjo in uporabo. Nadaljnji razvoj He-3 in njegova uporaba v kvantnem računalništvu obetata prihodnost tega hitro rastočega področja.