Helium-3 (HE-3) hefur einstaka eiginleika sem gera það dýrmætt á nokkrum sviðum, þar á meðal kjarnorku og skammtafræðilegri tölvu. Þrátt fyrir að HE-3 sé mjög sjaldgæf og framleiðsla er krefjandi, þá er það mikil loforð um framtíð skammtafræðinnar. Í þessari grein munum við kafa í framboðskeðju framleiðslu HE-3 og notkun þess sem kælimiðils í skammtafræði.

Framleiðsla á helíum 3

Helium 3 er áætlað að séu til í mjög litlu magni á jörðinni. Flest HE-3 á plánetunni okkar er talin framleidd af sólinni og öðrum stjörnum og einnig er talið að það sé til staðar í litlu magni í tungl jarðvegi. Þó að heildar alþjóðlegt framboð HE-3 sé óþekkt er áætlað að það sé á bilinu nokkur hundruð kíló á ári.

Framleiðsla HE-3 er flókið og krefjandi ferli sem felur í sér að aðgreina HE-3 frá öðrum helíum samsætum. Aðalframleiðsluaðferðin er með því að geisla jarðgasfellingar og framleiða HE-3 sem aukaafurð. Þessi aðferð er tæknilega krefjandi, krefst sérhæfðs búnaðar og er dýrt ferli. Kostnaðurinn við framleiðslu HE-3 hefur takmarkað víðtæka notkun sína og það er enn sjaldgæft og dýrmætt vöru.

Forrit Helium-3 í skammtatölvu

Skammtatölvan er vaxandi svið með gríðarlega möguleika til að gjörbylta atvinnugreinum, allt frá fjármálum og heilsugæslu til dulmáls og gervigreindar. Ein helsta áskorunin við að þróa skammtatölvur er þörfin fyrir kælimiðil til að kæla skammtabita (qubits) fyrir besta rekstrarhita þeirra.

HE-3 hefur reynst frábært val fyrir kælingu qubits í skammtatölvum. HE-3 hefur nokkra eiginleika sem gera það tilvalið fyrir þessa notkun, þar með talið lágan suðumark, mikla hitaleiðni og getu til að vera vökvi við lágt hitastig. Nokkrir rannsóknarhópar, þar á meðal hópur vísindamanna við Háskólann í Innsbruck í Austurríki, hafa sýnt fram á notkun HE-3 sem kælimiðils í skammtatölvum. Í rannsókn sem birt var í tímaritinu Nature Communications sýndi teymið að hægt er að nota HE-3 til að kæla qubits ofurleiðandi skammtavinnsluaðila í ákjósanlegan rekstrarhita og sýna fram á skilvirkni þess sem skammtafræðilegan kælimiðil. Kynlíf.

Kostir Helium-3 í skammtatölvu

Það eru nokkrir kostir við að nota HE-3 sem kælimiðil í skammtatölvu. Í fyrsta lagi veitir það stöðugra umhverfi fyrir qubits, dregur úr hættu á villum og bætir áreiðanleika skammtatölvur. Þetta er sérstaklega mikilvægt á sviði skammtatölvu þar sem jafnvel litlar villur geta haft mikil áhrif á útkomuna.

Í öðru lagi er HE-3 með lægri suðumark en aðrir kælimiðlar, sem þýðir að hægt er að kæla qubits við kaldara hitastig og starfa á skilvirkari hátt. Þessi aukna skilvirkni gæti leitt til hraðari og nákvæmari útreikninga, sem gerir HE-3 að mikilvægum þáttum í þróun skammtatölvur.

Að lokum er HE-3 ekki eitrað, ekki eldfimt kælimiðill sem er öruggara og umhverfisvænni en aðrir kælimiðlar eins og fljótandi helíum. Í heimi þar sem umhverfisáhyggjur eru að verða mikilvægari, býður notkun HE-3 í Quantum Computing upp á grænni valkosti sem hjálpar til við að draga úr kolefnisspori tækninnar.

Áskoranir og framtíð Helium-3 í skammtatölvu

Þrátt fyrir augljósan kosti HE-3 í skammtafræðilegri tölvunarfræði er framleiðsla og framboð HE-3 enn mikil áskorun, þar sem mörg tæknileg, skipulagð og fjárhagsleg hindranir til að vinna bug á. Framleiðsla HE-3 er flókið og dýrt ferli og það er takmarkað framboð af samsætunni sem til er. Að auki er það krefjandi verkefni að flytja HE-3 frá framleiðslusíðu sinni yfir á lokanotkun sína og flækir enn frekar aðfangakeðju sína.

Þrátt fyrir þessar áskoranir gera hugsanlegir kostir HE-3 í skammtafræðilegri fjárfestingu það að verðmætum fjárfestingum og vísindamenn og fyrirtæki halda áfram að kanna leiðir til að gera framleiðslu sína og nota veruleika. Áframhaldandi þróun HE-3 og notkun þess í Quantum Computing gefur loforð um framtíð þessa ört vaxandi sviðs.