Heelium-3 (HE-3) on ainulaadsed omadused, mis muudavad selle väärtuslikuks mitmes valdkonnas, sealhulgas tuumaenergia ja kvantarvuti. Ehkki He-3 on väga haruldane ja tootmine on keeruline, on see kvantarvutuse tuleviku jaoks suur lubadus. Selles artiklis uurime HE-3 tarneahela tootmist ja selle kasutamist külmutusagendina kvantarvutites.

Heeliumi 3 tootmine

Hinnatud heelium 3 on hinnanguliselt väga väikestes kogustes Maal. Arvatakse, et suurem osa meie planeedi HE-3-st toodavad päike ja muud tähed ning arvatakse, et see on ka väikestes kogustes kuu pinnases. Kuigi HE-3 ülemaailmne pakkumine pole teada, on see hinnanguliselt vahemikus paarsada kilogrammi aastas.

He-3 tootmine on keeruline ja keeruline protsess, mis hõlmab HE-3 eraldamist teistest heeliumi isotoopidest. Peamine tootmismeetod on maagaasi maardlate kiiritamine, mis toodab kõrvalsaadusena He-3. See meetod on tehniliselt nõudlik, vajab spetsiaalseid seadmeid ja on kallis protsess. HE-3 tootmise kulud on piiranud selle laialdast kasutamist ning see on endiselt haruldane ja väärtuslik kaup.

Heelium-3 rakendused kvantarvutluses

Kvantarvutus on esilekerkiv valdkond, millel on tohutu potentsiaal tööstusharude revolutsiooniliseks muutmiseks alates rahandusest ja tervishoiuteenustest kuni krüptograafia ja tehisintellektini. Üks peamisi väljakutseid kvantarvutite väljatöötamisel on vajadus külmutusagensi järele, et jahutada kvantbitid (QUBIT) nende optimaalse töötemperatuuriga.

HE-3 on osutunud suurepäraseks valikuks kvantarvutites jahutamiseks. He-3-l on mitu omadust, mis muudavad selle rakenduse jaoks ideaalseks, sealhulgas selle madala keemistemperatuuri, kõrge soojusjuhtivuse ja võime jääda vedelaks madalatel temperatuuridel. Mitmed uurimisrühmad, sealhulgas Austria Innsbrucki ülikooli teadlaste rühm, on näidanud He-3 kasutamist külmutusagensina kvantarvutites. Ajakirjas Nature Communications avaldatud uuringus näitas meeskond, et HE-3 saab kasutada ülijuhtiva kvantprotsessori jahutamiseks optimaalse töötemperatuuriga, näidates selle tõhusust kvantarvutuse külmutusagensina. sugu.

Heelium-3 eelised kvantarvutluses

He-3 kasutamisel külmutusagensina kvantarvutis on mitu eelist. Esiteks pakub see stabiilsemat keskkonda küsimustele, vähendades vigade riski ja parandades kvantarvutite usaldusväärsust. See on eriti oluline kvantarvutuse valdkonnas, kus isegi väikestel vigadel võib tulemusele suurt mõju avaldada.

Teiseks on He-3-l madalam keemistemperatuur kui teistel külmutusagentidel, mis tähendab, et jahutatakse jahutavamate temperatuuride jahutatavate temperatuurideni ja tõhusamalt toimida. See suurenenud efektiivsus võib viia kiirema ja täpsema arvutusteni, muutes He-3 oluliseks komponendiks kvantarvutite väljatöötamisel.

Lõpuks on He-3 mittetoksiline, mittetäielik külmutusagens, mis on ohutum ja keskkonnasõbralikum kui teised külmutusagens, näiteks vedela heelium. Maailmas, kus keskkonnaprobleemid muutuvad olulisemaks, pakub He-3 kasutamine kvantarvutluses rohelisemat alternatiivi, mis aitab vähendada tehnoloogia süsiniku jalajälge.

Heelium-3 väljakutsed ja tulevik kvantarvutluses

Vaatamata HE-3 ilmsetele eelistele kvantarvutluses on HE-3 tootmine ja pakkumine endiselt suur väljakutse, kus on palju tehnilisi, logistilisi ja rahalisi tõkkeid, millest üle saada. He-3 tootmine on keeruline ja kallis protsess ning isotoobi pakutav on piiratud. Lisaks on He-3 transportimine selle tootmiskohast lõppkasutussaidile keeruline ülesanne, mis raskendab veelgi selle tarneahelat.

Nendele väljakutsetele vaatamata muudavad He-3 võimalikud eelised kvantarvutluses selle väärt investeeringu ning teadlased ja ettevõtted jätkavad võimalusi selle tootmise loomiseks ja reaalsuse kasutamiseks. HE-3 jätkuv areng ja selle kasutamine kvantarvutluses lubab selle kiiresti kasvava valdkonna tulevikku.