Helis-3 (He-3) pasižymi unikaliomis savybėmis, kurios jį daro vertingu keliose srityse, įskaitant branduolinę energetiką ir kvantinius skaičiavimus. Nors He-3 yra labai retas ir jo gamyba sudėtinga, jis žada didelį potencialą kvantinių skaičiavimų ateičiai. Šiame straipsnyje mes išsamiai aptarsime He-3 tiekimo grandinę ir jo naudojimą kaip šaltnešį kvantiniuose kompiuteriuose.

Helio 3 gamyba

Manoma, kad Žemėje helio 3 kiekis yra labai mažas. Manoma, kad didžiąją dalį mūsų planetoje esančio He-3 gamina Saulė ir kitos žvaigždės, taip pat manoma, kad nedideliais kiekiais jo yra Mėnulio dirvožemyje. Nors bendras pasaulinis He-3 tiekimas nežinomas, manoma, kad jis siekia kelis šimtus kilogramų per metus.

He-3 gamyba yra sudėtingas ir daug iššūkių keliantis procesas, kurio metu reikia atskirti He-3 nuo kitų helio izotopų. Pagrindinis gamybos būdas yra gamtinių dujų telkinių apšvitinimas, kurio metu šalutinis produktas yra He-3. Šis metodas yra techniškai sudėtingas, reikalauja specializuotos įrangos ir yra brangus. He-3 gamybos kaina ribojo jo platų naudojimą, todėl jis išlieka reta ir vertinga preke.

Helio-3 taikymas kvantiniuose skaičiavimuose

Kvantinė kompiuterija yra sparčiai auganti sritis, turinti milžinišką potencialą revoliucijai įvairiose pramonės šakose – nuo ​​finansų ir sveikatos priežiūros iki kriptografijos ir dirbtinio intelekto. Vienas iš pagrindinių iššūkių kuriant kvantinius kompiuterius yra šaltnešio, kuris atvėsintų kvantinius bitus (kubitus) iki optimalios darbinės temperatūros, poreikis.

He-3 pasirodė esąs puikus pasirinkimas kubitų aušinimui kvantiniuose kompiuteriuose. He-3 pasižymi keliomis savybėmis, dėl kurių jis idealiai tinka šiam tikslui, įskaitant žemą virimo temperatūrą, didelį šilumos laidumą ir gebėjimą išlikti skystas žemoje temperatūroje. Kelios tyrimų grupės, įskaitant mokslininkų grupę iš Insbruko universiteto Austrijoje, pademonstravo He-3 naudojimą kaip šaltnešį kvantiniuose kompiuteriuose. Žurnale „Nature Communications“ paskelbtame tyrime komanda parodė, kad He-3 gali būti naudojamas superlaidžiojo kvantinio procesoriaus kubitams aušinti iki optimalios darbinės temperatūros, parodydama jo, kaip kvantinių skaičiavimų šaltnešio, veiksmingumą.

Helio-3 pranašumai kvantiniuose skaičiavimuose

He-3 naudojimas kaip šaltnešis kvantiniame kompiuteryje turi keletą privalumų. Pirma, jis sukuria stabilesnę aplinką kubitams, sumažindamas klaidų riziką ir pagerindamas kvantinių kompiuterių patikimumą. Tai ypač svarbu kvantinių skaičiavimų srityje, kur net ir mažos paklaidos gali turėti didelės įtakos rezultatams.

Antra, He-3 virimo temperatūra yra žemesnė nei kitų šaldymo agentų, o tai reiškia, kad kubitus galima atvėsinti iki žemesnės temperatūros ir jie veikia efektyviau. Dėl padidėjusio efektyvumo skaičiavimai gali būti greitesni ir tikslesni, todėl He-3 tampa svarbiu kvantinių kompiuterių kūrimo komponentu.

Galiausiai, He-3 yra netoksiškas, nedegus šaltnešis, saugesnis ir ekologiškesnis nei kiti šaltnešiai, pavyzdžiui, skystas helis. Pasaulyje, kuriame aplinkosaugos problemos tampa vis svarbesnės, He-3 naudojimas kvantiniuose skaičiavimuose siūlo ekologiškesnę alternatyvą, padedančią sumažinti technologijos anglies pėdsaką.

Helio-3 iššūkiai ir ateitis kvantiniuose skaičiavimuose

Nepaisant akivaizdžių He-3 pranašumų kvantiniuose skaičiavimuose, He-3 gamyba ir tiekimas išlieka dideliu iššūkiu, nes reikia įveikti daug techninių, logistinių ir finansinių kliūčių. He-3 gamyba yra sudėtingas ir brangus procesas, o izotopo tiekimas yra ribotas. Be to, He-3 transportavimas iš gamybos vietos į galutinio naudojimo vietą yra sudėtinga užduotis, dar labiau apsunkinanti jo tiekimo grandinę.

Nepaisant šių iššūkių, He-3 potencialūs pranašumai kvantinių skaičiavimų srityje daro jį vertingu investuoti, o tyrėjai ir įmonės toliau ieško būdų, kaip jo gamybą ir naudojimą paversti realybe. Tolesnis He-3 vystymas ir jo naudojimas kvantinių skaičiavimų srityje yra daug žadantis šios sparčiai augančios srities ateičiai.