Հելիում-3 (He-3) ունի եզակի հատկություններ, որոնք այն դարձնում են արժեքավոր մի քանի ոլորտներում, ներառյալ միջուկային էներգիան և քվանտային հաշվարկները: Չնայած He-3-ը շատ հազվադեպ է, և արտադրությունը դժվար է, այն մեծ խոստումներ է տալիս քվանտային հաշվարկների ապագայի համար: Այս հոդվածում մենք կխորանանք He-3-ի մատակարարման շղթայի արտադրության և քվանտային համակարգիչների մեջ որպես սառնագենտի օգտագործման մեջ:

Հելիում 3-ի արտադրություն

Ենթադրվում է, որ հելիում 3 գոյություն ունի Երկրի վրա շատ փոքր քանակությամբ: Ենթադրվում է, որ He-3-ի մեծ մասը մեր մոլորակի վրա արտադրվում է արևի և այլ աստղերի կողմից, և ենթադրվում է, որ այն փոքր քանակությամբ առկա է նաև լուսնային հողում: Թեև He-3-ի ընդհանուր համաշխարհային մատակարարումը անհայտ է, այն գնահատվում է տարեկան մի քանի հարյուր կիլոգրամի սահմաններում:

He-3-ի արտադրությունը բարդ և դժվար գործընթաց է, որը ներառում է He-3-ի առանձնացումը հելիումի այլ իզոտոպներից: Արտադրության հիմնական մեթոդը բնական գազի հանքավայրերի ճառագայթումն է՝ որպես կողմնակի արտադրանք արտադրելով He-3: Այս մեթոդը տեխնիկապես պահանջկոտ է, պահանջում է մասնագիտացված սարքավորումներ և թանկ գործընթաց է: He-3-ի արտադրության արժեքը սահմանափակել է դրա լայն կիրառումը, և այն մնում է հազվագյուտ և արժեքավոր ապրանք:

Հելիում-3-ի կիրառությունները քվանտային հաշվարկում

Քվանտային հաշվարկը զարգացող ոլորտ է, որն ունի հսկայական ներուժ՝ հեղափոխելու արդյունաբերությունները՝ սկսած ֆինանսներից և առողջապահությունից մինչև ծածկագրություն և արհեստական ​​ինտելեկտ: Քվանտային համակարգիչների մշակման հիմնական մարտահրավերներից մեկը սառնագենտի կարիքն է, որը կսառեցնի քվանտային բիթերը (qubits) մինչև իրենց օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճանը:

He-3-ն ապացուցել է, որ հիանալի ընտրություն է քվանտային համակարգիչներում քյուբիթները սառեցնելու համար: He-3-ն ունի մի քանի հատկություններ, որոնք այն դարձնում են իդեալական այս հավելվածի համար, ներառյալ ցածր եռման կետը, բարձր ջերմային հաղորդունակությունը և ցածր ջերմաստիճաններում հեղուկ մնալու ունակությունը: Մի քանի հետազոտական ​​խմբեր, ներառյալ Ավստրիայի Ինսբրուկի համալսարանի մի խումբ գիտնականներ, ցույց են տվել He-3-ի օգտագործումը որպես սառնագենտ քվանտային համակարգիչներում: Nature Communications ամսագրում հրապարակված ուսումնասիրության մեջ թիմը ցույց է տվել, որ He-3-ը կարող է օգտագործվել գերհաղորդիչ քվանտային պրոցեսորի կիուբիթները սառեցնելու համար մինչև օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճան՝ ցույց տալով դրա արդյունավետությունը որպես քվանտային հաշվողական սառնագենտի: սեքս.

Հելիում-3-ի առավելությունները քվանտային հաշվարկում

Քվանտային համակարգչում He-3-ը որպես սառնագենտ օգտագործելը մի քանի առավելություն ունի: Նախ, այն ապահովում է ավելի կայուն միջավայր քյուբիթների համար՝ նվազեցնելով սխալների ռիսկը և բարելավելով քվանտային համակարգիչների հուսալիությունը։ Սա հատկապես կարևոր է քվանտային հաշվարկների ոլորտում, որտեղ նույնիսկ փոքր սխալները կարող են մեծ ազդեցություն ունենալ արդյունքի վրա:

Երկրորդ, He-3-ն ունի ավելի ցածր եռման կետ, քան մյուս սառնագենտները, ինչը նշանակում է, որ քյուբիթները կարող են սառչել մինչև ավելի սառը ջերմաստիճաններ և ավելի արդյունավետ աշխատել: Այս բարձրացված արդյունավետությունը կարող է հանգեցնել ավելի արագ և ճշգրիտ հաշվարկների՝ He-3-ը դարձնելով կարևոր բաղադրիչ քվանտային համակարգիչների զարգացման մեջ:

Վերջապես, He-3-ը ոչ թունավոր, ոչ դյուրավառ սառնագենտ է, որն ավելի անվտանգ և էկոլոգիապես մաքուր է, քան այլ սառնագենտներ, ինչպիսիք են հեղուկ հելիումը: Մի աշխարհում, որտեղ բնապահպանական մտահոգությունները դառնում են ավելի կարևոր, He-3-ի օգտագործումը քվանտային հաշվարկներում առաջարկում է ավելի կանաչ այլընտրանք, որն օգնում է նվազեցնել տեխնոլոգիայի ածխածնի հետքը:

Հելիում-3-ի մարտահրավերները և ապագան քվանտային հաշվարկում

Չնայած քվանտային հաշվարկում He-3-ի ակնհայտ առավելություններին, He-3-ի արտադրությունն ու մատակարարումը մնում է հիմնական մարտահրավեր՝ հաղթահարելու բազմաթիվ տեխնիկական, լոգիստիկ և ֆինանսական խոչընդոտներ: He-3-ի արտադրությունը բարդ և թանկ գործընթաց է, և առկա է իզոտոպի սահմանափակ մատակարարում: Բացի այդ, He-3-ն իր արտադրամասից մինչև վերջնական օգտագործման վայր տեղափոխելը դժվար խնդիր է, որն էլ ավելի է բարդացնում մատակարարման շղթան:

Չնայած այս մարտահրավերներին, He-3-ի պոտենցիալ առավելությունները քվանտային հաշվարկներում այն ​​դարձնում են արժեքավոր ներդրում, և հետազոտողները և ընկերությունները շարունակում են ուղիներ փնտրել դրա արտադրությունն ու օգտագործումը իրականություն դարձնելու համար: He-3-ի շարունակական զարգացումը և դրա օգտագործումը քվանտային հաշվարկներում խոստումնալից են այս արագ զարգացող ոլորտի ապագայի համար: