Helium-3 (He-3) hefur einstaka eiginleika sem gera það verðmætt á nokkrum sviðum, þar á meðal kjarnorku og skammtafræði. Þó að He-3 sé mjög sjaldgæft og framleiðsla er krefjandi, þá lofar það mikið fyrir framtíð skammtafræðinnar. Í þessari grein munum við kafa ofan í birgðakeðjuframleiðslu He-3 og notkun þess sem kælimiðil í skammtatölvum.

Framleiðsla á Helium 3

Talið er að helíum 3 sé til í mjög litlu magni á jörðinni. Stærstur hluti He-3 á plánetunni okkar er talinn vera framleiddur af sólinni og öðrum stjörnum og einnig er talið að það sé til staðar í litlu magni í tungljarðvegi. Þó að heildarframboð He-3 á heimsvísu sé óþekkt, er talið að það sé á bilinu nokkur hundruð kíló á ári.

Framleiðsla á He-3 er flókið og krefjandi ferli sem felur í sér að aðskilja He-3 frá öðrum helíum samsætum. Helsta framleiðsluaðferðin er með því að geisla jarðgasútfellingar og framleiða He-3 sem aukaafurð. Þessi aðferð er tæknilega krefjandi, krefst sérhæfðs búnaðar og er dýrt ferli. Kostnaður við að framleiða He-3 hefur takmarkað útbreidda notkun þess og það er enn sjaldgæf og verðmæt vara.

Notkun Helium-3 í skammtafræði

Skammtatölvun er vaxandi svið með gríðarlega möguleika til að gjörbylta atvinnugreinum, allt frá fjármálum og heilbrigðisþjónustu til dulritunar og gervigreindar. Ein helsta áskorunin við að þróa skammtatölvur er þörfin fyrir kælimiðil til að kæla skammtabitana (qubits) niður í ákjósanlegt rekstrarhitastig.

He-3 hefur reynst frábær kostur til að kæla qubits í skammtatölvum. He-3 hefur nokkra eiginleika sem gera það tilvalið fyrir þessa notkun, þar á meðal lágt suðumark, mikla hitaleiðni og getu til að vera fljótandi 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 fram á að hægt er að nota He-3 til að kæla qubits ofurleiðandi skammtaörgjörva niður í ákjósanlegt rekstrarhitastig, sem sýnir fram á virkni þess sem skammtatölvukælimiðil. kynlíf.

Kostir Helium-3 í skammtafræði

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 skammtatölva. Þetta er sérstaklega mikilvægt á sviði skammtafræði þar sem jafnvel litlar villur geta haft mikil áhrif á útkomuna.

Í öðru lagi hefur He-3 lægra suðumark en önnur kælimiðlar, sem þýðir að hægt er að kæla qubita niður í kaldara hitastig og starfa á skilvirkari hátt. Þessi aukna skilvirkni gæti leitt til hraðari og nákvæmari útreikninga, sem gerir He-3 að mikilvægum þætti í þróun skammtatölva.

Að lokum er He-3 óeitrað, óeldfimt kælimiðill sem er öruggara og umhverfisvænna en önnur kælimiðlar eins og fljótandi helíum. Í heimi þar sem umhverfissjónarmið eru að verða mikilvægari, býður notkun He-3 í skammtatölvu upp á grænni valkost sem hjálpar til við að draga úr kolefnisfótspori tækninnar.

Áskoranir og framtíð Helium-3 í skammtafræði

Þrátt fyrir augljósa kosti He-3 í skammtatölvu, er framleiðsla og framboð á He-3 enn mikil áskorun, með mörgum tæknilegum, skipulagslegum og fjárhagslegum hindrunum sem þarf að yfirstíga. Framleiðsla á He-3 er flókið og dýrt ferli og takmarkað framboð er af samsætunni. Að auki er það krefjandi verkefni að flytja He-3 frá framleiðslustað sínum til endanotasvæðis, sem flækir aðfangakeðju þess enn frekar.

Þrátt fyrir þessar áskoranir gera hugsanlegir kostir He-3 í skammtatölvu það að verðmætri fjárfestingu og vísindamenn og fyrirtæki halda áfram að kanna leiðir til að gera framleiðslu og notkun þess að veruleika. Áframhaldandi þróun He-3 og notkun þess í skammtatölvum lofar góðu fyrir framtíð þessa ört vaxandi sviði.