Helij-3 (He-3) ima jedinstvena svojstva koja ga čine vrijednim u nekoliko područja, uključujući nuklearnu energiju i kvantno računarstvo. Iako je He-3 vrlo rijedak i proizvodnja je izazovna, on nosi veliko obećanje za budućnost kvantnog računarstva. U ovom ćemo članku istražiti lanac opskrbe He-3 i njegovu upotrebu kao rashladnog sredstva u kvantnim računalima.

Proizvodnja helija 3

Procjenjuje se da helij 3 na Zemlji postoji u vrlo malim količinama. Smatra se da većinu He-3 na našem planetu proizvode Sunce i druge zvijezde, a vjeruje se da je prisutan u malim količinama i u Mjesečevom tlu. Iako ukupna globalna zaliha He-3 nije poznata, procjenjuje se da se kreće u rasponu od nekoliko stotina kilograma godišnje.

Proizvodnja He-3 je složen i izazovan proces koji uključuje odvajanje He-3 od ostalih izotopa helija. Glavna metoda proizvodnje je ozračivanje ležišta prirodnog plina, pri čemu se He-3 proizvodi kao nusproizvod. Ova metoda je tehnički zahtjevna, zahtijeva specijaliziranu opremu i skup je proces. Troškovi proizvodnje He-3 ograničili su njegovu široku upotrebu, a on ostaje rijetka i vrijedna roba.

Primjena helija-3 u kvantnom računarstvu

Kvantno računarstvo je područje u nastajanju s ogromnim potencijalom za revoluciju u industrijama, od financija i zdravstva do kriptografije i umjetne inteligencije. Jedan od glavnih izazova u razvoju kvantnih računala je potreba za rashladnim sredstvom koje će hladiti kvantne bitove (kubite) na njihovu optimalnu radnu temperaturu.

He-3 se pokazao kao izvrstan izbor za hlađenje kubita u kvantnim računalima. He-3 ima nekoliko svojstava koja ga čine idealnim za ovu primjenu, uključujući nisku točku vrelišta, visoku toplinsku vodljivost i sposobnost da ostane tekući na niskim temperaturama. Nekoliko istraživačkih skupina, uključujući skupinu znanstvenika sa Sveučilišta u Innsbrucku u Austriji, demonstriralo je upotrebu He-3 kao rashladnog sredstva u kvantnim računalima. U studiji objavljenoj u časopisu Nature Communications, tim je pokazao da se He-3 može koristiti za hlađenje kubita supravodljivog kvantnog procesora na optimalnu radnu temperaturu, demonstrirajući njegovu učinkovitost kao rashladnog sredstva za kvantno računanje. spol.

Prednosti helija-3 u kvantnom računarstvu

Postoji nekoliko prednosti korištenja He-3 kao rashladnog sredstva u kvantnom računalu. Prvo, pruža stabilnije okruženje za kubite, smanjujući rizik od pogrešaka i poboljšavajući pouzdanost kvantnih računala. To je posebno važno u području kvantnog računarstva, gdje čak i male pogreške mogu imati velik utjecaj na ishod.

Drugo, He-3 ima nižu točku vrelišta od drugih rashladnih sredstava, što znači da se kubiti mogu ohladiti na niže temperature i raditi učinkovitije. Ova povećana učinkovitost mogla bi dovesti do bržih i točnijih izračuna, što He-3 čini važnom komponentom u razvoju kvantnih računala.

Konačno, He-3 je netoksično, nezapaljivo rashladno sredstvo koje je sigurnije i ekološki prihvatljivije od drugih rashladnih sredstava poput tekućeg helija. U svijetu u kojem ekološki problemi postaju sve važniji, upotreba He-3 u kvantnom računarstvu nudi zeleniju alternativu koja pomaže u smanjenju ugljičnog otiska tehnologije.

Izazovi i budućnost helija-3 u kvantnom računarstvu

Unatoč očitim prednostima He-3 u kvantnom računarstvu, proizvodnja i opskrba He-3 ostaje veliki izazov, s mnogim tehničkim, logističkim i financijskim preprekama koje treba prevladati. Proizvodnja He-3 je složen i skup proces, a dostupna je ograničena zaliha izotopa. Osim toga, transport He-3 s mjesta proizvodnje do mjesta krajnje upotrebe izazovan je zadatak, što dodatno komplicira njegov lanac opskrbe.

Unatoč tim izazovima, potencijalne prednosti He-3 u kvantnom računarstvu čine ga vrijednom investicijom, a istraživači i tvrtke nastavljaju istraživati ​​načine kako bi njegovu proizvodnju i korištenje učinili stvarnošću. Kontinuirani razvoj He-3 i njegova upotreba u kvantnom računarstvu obećavaju budućnost ovog brzorastućeg područja.