Հելիում-3-ը (He-3) ունի եզակի հատկություններ, որոնք այն արժեքավոր են դարձնում մի շարք ոլորտներում, այդ թվում՝ միջուկային էներգետիկայի և քվանտային հաշվարկների համար: Չնայած He-3-ը շատ հազվադեպ է հանդիպում, և արտադրությունը դժվար է, այն մեծ խոստումնալից է քվանտային հաշվարկների ապագայի համար: Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք He-3-ի մատակարարման շղթայի արտադրությանը և դրա օգտագործմանը որպես սառեցնող նյութ քվանտային համակարգիչներում:

Հելիում 3-ի արտադրություն

Հելիում 3-ը, ըստ գնահատականների, Երկրի վրա գոյություն ունի շատ փոքր քանակությամբ: Մեր մոլորակի վրա He-3-ի մեծ մասը, ենթադրվում է, որ արտադրվում է Արևի և այլ աստղերի կողմից, և ենթադրվում է, որ այն նաև փոքր քանակությամբ առկա է Լուսնի հողում: Չնայած He-3-ի ընդհանուր համաշխարհային մատակարարումը անհայտ է, այն գնահատվում է տարեկան մի քանի հարյուր կիլոգրամի սահմաններում:

He-3-ի արտադրությունը բարդ և մարտահրավերներով լի գործընթաց է, որը ներառում է He-3-ի առանձնացումը այլ հելիումի իզոտոպներից: Հիմնական արտադրության մեթոդը բնական գազի հանքավայրերի ճառագայթումն է՝ He-3-ը որպես ենթամթերք արտադրելով: 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 հաշվարկներում

Քվանտային հաշվարկները զարգացող ոլորտ են, որն ունի հսկայական ներուժ՝ հեղափոխելու ֆինանսներից և առողջապահությունից մինչև կրիպտոգրաֆիա և արհեստական ​​բանականություն ոլորտները։ Քվանտային համակարգիչների մշակման հիմնական մարտահրավերներից մեկը սառնագենտի անհրաժեշտությունն է՝ քվանտային բիթերը (քուբիթները) մինչև դրանց օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճան սառեցնելու համար։

He-3-ը ապացուցել է իր գերազանց ընտրությունը քվանտային համակարգիչներում քուբիթների սառեցման համար: He-3-ը ունի մի շարք հատկություններ, որոնք այն դարձնում են իդեալական այս կիրառման համար, այդ թվում՝ ցածր եռման կետը, բարձր ջերմահաղորդականությունը և ցածր ջերմաստիճաններում հեղուկ մնալու ունակությունը: Մի քանի հետազոտական ​​խմբեր, այդ թվում՝ Ավստրիայի Ինսբրուկի համալսարանի գիտնականների խումբը, 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 քուբիթները մինչև օպտիմալ աշխատանքային ջերմաստիճան սառեցնելու համար, ցույց տալով դրա արդյունավետությունը որպես քվանտային հաշվարկային սառնագենտ: սեքս:

Հելիում-3-ի առավելությունները քվանտային հաշվարկներում

Քվանտային համակարգչում He-3-ը որպես սառեցնող նյութ օգտագործելը մի քանի առավելություններ ունի։ Նախ, այն ապահովում է ավելի կայուն միջավայր քուբիթների 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-ը ունի ավելի ցածր եռման կետ, քան մյուս սառնագենտները, ինչը նշանակում է, որ քուբիթները կարող են սառեցվել մինչև ավելի ցածր ջերմաստիճաններ և աշխատել ավելի արդյունավետ։ Այս բարձր արդյունավետությունը կարող է հանգեցնել ավելի արագ և ավելի ճշգրիտ հաշվարկների, ինչը He-3-ը կդարձնի քվանտային համակարգիչների մշակման կարևոր բաղադրիչ։

Վերջապես, He-3-ը ոչ թունավոր, ոչ դյուրավառ սառնագենտ է, որն ավելի անվտանգ է և էկոլոգիապես մաքուր, քան այլ սառնագենտներ, ինչպիսին է հեղուկ հելիումը: Աշխարհում, որտեղ շրջակա միջավայրի հետ կապված մտահոգությունները դառնում են ավելի կարևոր, He-3-ի օգտագործումը քվանտային հաշվարկներում առաջարկում է ավելի էկոլոգիապես մաքուր այլընտրանք, որը օգնում է նվազեցնել տեխնոլոգիայի ածխածնային հետքը:

Հելիում-3-ի մարտահրավերները և ապագան քվանտային հաշվարկներում

Չնայած քվանտային հաշվարկներում He-3-ի ակնհայտ առավելություններին, He-3-ի արտադրությունն ու մատակարարումը մնում է լուրջ մարտահրավեր՝ հաղթահարելու բազմաթիվ տեխնիկական, լոգիստիկ և ֆինանսական խոչընդոտներով: He-3-ի արտադրությունը բարդ և թանկ գործընթաց է, և իզոտոպի սահմանափակ մատակարարում կա: Բացի այդ, He-3-ի տեղափոխումը արտադրության վայրից վերջնական օգտագործման վայր մարտահրավերային խնդիր է, որն էլ ավելի է բարդացնում մատակարարման շղթան:

Այս մարտահրավերներին չնայած, He-3-ի քվանտային հաշվարկներում պոտենցիալ առավելությունները այն դարձնում են արժեքավոր ներդրում, և հետազոտողներն ու ընկերությունները շարունակում են ուսումնասիրել դրա արտադրությունն ու օգտագործումը իրականություն դարձնելու ուղիները: He-3-ի շարունակական զարգացումը և քվանտային հաշվարկներում դրա օգտագործումը խոստումնալից են այս արագ զարգացող ոլորտի ապագայի համար: