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 njegova proizvodnja zahtevna, je zelo obetaven za prihodnost kvantnega računalništva. V tem članku se bomo poglobili v dobavno verigo proizvodnje He-3 in njegovo uporabo kot hladilnega sredstva v kvantnih računalnikih.

Proizvodnja helija 3

Ocenjuje se, da helij 3 na Zemlji obstaja v zelo majhnih količinah. Domneva se, da večino He-3 na našem planetu proizvaja sonce in druge zvezde, v majhnih količinah pa naj bi bil prisoten tudi v luninih tleh. Čeprav skupna svetovna zaloga He-3 ni znana, se ocenjuje, da znaša nekaj sto kilogramov na leto.

Proizvodnja He-3 je kompleksen in zahteven postopek, ki vključuje ločevanje He-3 od drugih izotopov helija. Glavna proizvodna metoda je obsevanje nahajališč zemeljskega plina, pri čemer He-3 nastane 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 redek in dragocen material.

Uporaba helija-3 v kvantnem računalništvu

Kvantno računalništvo je vzhajajoče področje z ogromnim potencialom za revolucijo v različnih panogah, od financ in zdravstva do kriptografije in umetne inteligence. Eden 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 za odlično izbiro 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 hladilnega sredstva za kvantno računalništvo.

Prednosti helija-3 v kvantnem računalništvu

Uporaba He-3 kot hladilnega sredstva v kvantnem računalniku ima več prednosti. Prvič, zagotavlja stabilnejše okolje za kubite, kar 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 kubite lahko ohladi 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.

Končno je He-3 nestrupeno, nevnetljivo hladilno sredstvo, ki je varnejše in okolju prijaznejše od drugih hladilnih sredstev, kot je tekoči helij. V svetu, kjer postajajo okoljski pomisleki vse 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 v kvantnem računalništvu ostaja proizvodnja in dobava He-3 velik izziv, saj je treba premagati številne tehnične, logistične in finančne ovire. Proizvodnja He-3 je zapleten in drag postopek, zaloga izotopa pa je omejena. Poleg tega je transport He-3 od mesta proizvodnje do mesta končne uporabe zahtevna naloga, kar še dodatno otežuje dobavno verigo.

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