Гелій-3 (He-3) має унікальні властивості, які роблять його цінним у кількох сферах, включаючи ядерну енергетику та квантові обчислення. Незважаючи на те, що He-3 дуже рідкісний і виробництво є складним, він дає великі надії на майбутнє квантових обчислень. У цій статті ми заглибимося в виробництво ланцюга постачання He-3 і його використання як холодоагенту в квантових комп’ютерах.

Виробництво гелію 3

За оцінками, гелій 3 існує на Землі в дуже малих кількостях. Вважається, що більшість He-3 на нашій планеті виробляється Сонцем та іншими зірками, а також вважається, що він присутній у невеликих кількостях у місячному ґрунті. Хоча загальна глобальна пропозиція He-3 невідома, вона оцінюється в діапазоні кількох сотень кілограмів на рік.

Виробництво He-3 є складним і складним процесом, який передбачає відділення He-3 від інших ізотопів гелію. Основним способом виробництва є опромінення покладів природного газу з отриманням He-3 як побічного продукту. Цей метод технічно складний, потребує спеціального обладнання та є дорогим процесом. Витрати на виробництво He-3 обмежили його широке використання, і він залишається рідкісним і цінним товаром.

Застосування гелію-3 у квантових обчисленнях

Квантові обчислення – це нова сфера з величезним потенціалом для революції в галузях, починаючи від фінансів і охорони здоров’я до криптографії та штучного інтелекту. Однією з головних проблем у розробці квантових комп’ютерів є потреба в холодоагенті для охолодження квантових бітів (кубітів) до їх оптимальної робочої температури.

He-3 виявився чудовим вибором для охолодження кубітів у квантових комп’ютерах. He-3 має кілька властивостей, які роблять його ідеальним для цього застосування, включаючи низьку температуру кипіння, високу теплопровідність і здатність залишатися рідким за низьких температур. Кілька дослідницьких груп, у тому числі група вчених з університету Інсбрука в Австрії, продемонстрували використання He-3 як холодоагенту в квантових комп’ютерах. У дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications, команда показала, що He-3 можна використовувати для охолодження кубітів надпровідного квантового процесора до оптимальної робочої температури, демонструючи його ефективність як холодоагенту для квантових обчислень. секс.

Переваги Гелію-3 у квантових обчисленнях

Є кілька переваг використання He-3 як холодоагенту в квантовому комп’ютері. По-перше, це забезпечує більш стабільне середовище для кубітів, знижуючи ризик помилок і підвищуючи надійність квантових комп’ютерів. Це особливо важливо в галузі квантових обчислень, де навіть невеликі помилки можуть серйозно вплинути на результат.

По-друге, He-3 має нижчу температуру кипіння, ніж інші холодоагенти, що означає, що кубіти можна охолоджувати до нижчих температур і працювати ефективніше. Ця підвищена ефективність може призвести до швидших і точніших обчислень, що зробить He-3 важливим компонентом у розробці квантових комп’ютерів.

Нарешті, He-3 — це нетоксичний, незаймистий холодоагент, який безпечніший і екологічніший, ніж інші холодоагенти, такі як рідкий гелій. У світі, де екологічні проблеми стають все більш важливими, використання He-3 у квантових обчисленнях пропонує екологічнішу альтернативу, яка допомагає зменшити вуглецевий слід цієї технології.

Виклики та майбутнє Гелію-3 у квантових обчисленнях

Незважаючи на очевидні переваги He-3 у квантових обчисленнях, виробництво та постачання He-3 залишаються серйозною проблемою, яка потребує подолання багатьох технічних, матеріально-технічних і фінансових перешкод. Виробництво He-3 є складним і дорогим процесом, і доступний ізотоп обмежений. Крім того, транспортування He-3 від місця виробництва до місця кінцевого використання є складним завданням, що ще більше ускладнює ланцюжок поставок.

Незважаючи на ці проблеми, потенційні переваги He-3 у квантових обчисленнях роблять його вигідною інвестицією, і дослідники та компанії продовжують шукати способи втілити в життя його виробництво та використання. Постійний розвиток He-3 і його використання в квантових обчисленнях обіцяють майбутнє цієї швидко зростаючої галузі.