Helij-3 (HE-3) ima edinstvene lastnosti, zaradi katerih je dragocena na več poljih, vključno z jedrsko energijo in kvantnim računalništvom. Čeprav je HE-3 zelo redek in je proizvodnja zahtevna, zelo obljublja prihodnost kvantnega računalništva. V tem članku se bomo poglobili v proizvodnjo dobavne verige HE-3 in njegovo uporabo kot hladilno sredstvo v kvantnih računalnikih.

Proizvodnja helija 3

Ocenjuje se, da helij 3 obstaja v zelo majhnih količinah na zemlji. Večino HE-3 na našem planetu naj bi proizvajalo sonce in druge zvezde, verjame pa, da je tudi v majhnih količinah v luninih tleh. Medtem ko je skupna globalna dobava HE-3 neznana, naj bi bila v razponu nekaj sto kilogramov na leto.

Proizvodnja HE-3 je zapleten in zahteven proces, ki vključuje ločevanje HE-3 od drugih izotopov helija. Glavna proizvodna metoda je obsevanje nahajališč zemeljskega plina, ki proizvaja HE-3 kot stranski proizvod. Ta metoda je tehnično zahtevna, zahteva specializirano opremo in je drag postopek. Stroški proizvodnje HE-3 so omejili široko uporabo in ostaja redek in dragoceno blago.

Uporaba helija-3 v kvantnem računalništvu

Kvantno računalništvo je nastajajoče področje z ogromnim potencialom za revolucionarno industrijo, ki sega od financ in zdravstvenega varstva do kriptografije in umetne inteligence. Eden glavnih izzivov pri razvoju kvantnih računalnikov je potreba po hladilniku za ohladitev kvantnih bitov (Qubitov) na njihovo optimalno delovno temperaturo.

He-3 se je izkazal za odlično izbiro za hlajenje Qubitov v kvantnih računalnikih. HE-3 ima več lastnosti, zaradi katerih je idealna za to uporabo, vključno z nizko vrelišče, visoko toplotno prevodnostjo in sposobnostjo, da ostane tekoča pri nizkih temperaturah. Več raziskovalnih skupin, vključno s skupino znanstvenikov na Univerzi v Innsbrucku v Avstriji, je pokazalo uporabo HE-3 kot hladilnega sredstva v kvantnih računalnikih. V študiji, objavljeni v reviji Nature Communications, je ekipa pokazala, da je HE-3 mogoče uporabiti za ohlajanje Qubitov superprevodnega kvantnega procesorja na optimalno delovno temperaturo, kar kaže na njegovo učinkovitost kot kvantno računalniško hladilno sredstvo. spol.

Prednosti helija-3 pri kvantnem računalništvu

Obstaja več prednosti uporabe HE-3 kot hladilnega sredstva v kvantnem računalniku. Prvič, zagotavlja stabilnejše okolje za Qubites, zmanjšuje tveganje za napake in izboljšanje zanesljivosti kvantnih računalnikov. To je še posebej pomembno na področju kvantnega računalništva, kjer lahko celo majhne napake močno vplivajo na rezultat.

Drugič, HE-3 ima nižjo točko vrelišča kot druga hladilna sredstva, kar pomeni, da se lahko Qubit ohladi, da hladneje temperature in učinkoviteje delujejo. Ta povečana učinkovitost bi lahko privedla do hitrejših in natančnejših izračunov, zaradi česar je HE-3 pomemben sestavni del pri razvoju kvantnih računalnikov.

Nazadnje je HE-3 nestrupeno, neplačno hladilno sredstvo, ki je varnejše in okolju prijaznejše od drugih hladilnih sredstev, kot je tekoči helij. V svetu, kjer so okoljski pomisleki pomembnejši, uporaba HE-3 v kvantnem računalništvu ponuja bolj zeleno alternativo, ki pomaga zmanjšati ogljični odtis tehnologije.

Izzivi in ​​prihodnost helija-3 v kvantnem računalništvu

Kljub očitnim prednostim HE-3 pri kvantnem računalništvu, proizvodnja in dobava HE-3 ostajata velik izziv, saj jih je treba premagati številne tehnične, logistične in finančne ovire. Proizvodnja HE-3 je kompleksen in drag postopek, na voljo pa je omejena ponudba izotopa. Poleg tega je prevoz He-3 s svojega proizvodnega mesta na mesto končne uporabe zahtevna naloga, ki še dodatno zaplete njeno dobavno verigo.

Kljub tem izzivom je potencialne prednosti HE-3 v kvantnem računalništvu vredna naložba, raziskovalci in podjetja pa še naprej raziskujejo načine za njegovo proizvodnjo in uporabo. Nadaljnji razvoj HE-3 in njegova uporaba v kvantnem računalništvu obljublja prihodnost tega hitro rastočega področja.