Helium-3 (HE-3) دارای خواص منحصر به فردی است که در چندین زمینه از جمله انرژی هسته ای و محاسبات کوانتومی آن را ارزشمند می کند. اگرچه HE-3 بسیار نادر است و تولید چالش برانگیز است ، اما وعده بزرگی برای آینده محاسبات کوانتومی دارد. در این مقاله ، ما به تولید زنجیره تأمین HE-3 و استفاده از آن به عنوان مبرد در رایانه های کوانتومی خواهیم پرداخت.

تولید هلیوم 3

تخمین زده می شود هلیوم 3 در مقادیر بسیار کمی در زمین وجود داشته باشد. تصور می شود بیشتر HE-3 در سیاره ما توسط خورشید و ستاره های دیگر تولید می شود و همچنین اعتقاد بر این است که در مقادیر کمی در خاک قمری وجود دارد. در حالی که کل عرضه جهانی HE-3 ناشناخته است ، اما تخمین زده می شود در محدوده چند صد کیلوگرم در سال باشد.

تولید HE-3 یک فرایند پیچیده و چالش برانگیز است که شامل جدا کردن HE-3 از سایر ایزوتوپ های هلیوم است. روش اصلی تولید با تابش سپرده های گاز طبیعی ، تولید HE-3 به عنوان یک محصول جانبی است. این روش از نظر فنی خواستار است ، به تجهیزات تخصصی نیاز دارد و یک فرآیند گران است. هزینه تولید HE-3 استفاده گسترده خود را محدود کرده است و همچنان یک کالای نادر و با ارزش است.

کاربردهای هلیوم -3 در محاسبات کوانتومی

محاسبات کوانتومی یک زمینه نوظهور با پتانسیل عظیم برای انقلابی در صنایع مختلف از امور مالی و مراقبت های بهداشتی گرفته تا رمزنگاری و هوش مصنوعی است. یکی از اصلی ترین چالش ها در توسعه رایانه های کوانتومی ، نیاز به مبرد برای خنک کردن بیت های کوانتومی (Qubits) به دمای عملکرد بهینه آنها است.

HE-3 ثابت کرده است که یک انتخاب عالی برای خنک کننده Qubits در رایانه های کوانتومی است. HE-3 دارای چندین خاصیت است که آن را برای این کاربرد ایده آل می کند ، از جمله نقطه جوش کم ، هدایت حرارتی بالا و توانایی مایع ماندن در دماهای پایین. چندین گروه تحقیقاتی ، از جمله گروهی از دانشمندان در دانشگاه اینسبروک در اتریش ، استفاده از HE-3 را به عنوان مبرد در رایانه های کوانتومی نشان داده اند. در مطالعه ای که در ژورنال Nature Communications منتشر شده است ، این تیم نشان داد که از HE-3 می توان برای خنک کردن اجزای یک پردازنده کوانتومی ابررسانا به یک دمای بهینه عملیاتی استفاده کرد و اثربخشی آن را به عنوان یک مبرد محاسبات کوانتومی نشان داد. رابطه جنسی

مزایای هلیوم 3 در محاسبات کوانتومی

استفاده از HE-3 به عنوان مبرد در یک رایانه کوانتومی چندین مزیت وجود دارد. اول ، این محیط با ثبات تر برای Qubits ، کاهش خطر خطاها و بهبود قابلیت اطمینان رایانه های کوانتومی فراهم می شود. این امر به ویژه در زمینه محاسبات کوانتومی بسیار مهم است ، جایی که حتی خطاهای کوچک می توانند تأثیر عمده ای بر نتیجه داشته باشند.

دوم ، HE-3 نسبت به سایر مبرد ها نقطه جوش کمتری دارد ، به این معنی که می توان Qubits را برای دمای خنک تر خنک کرد و کارآمدتر عمل کرد. این افزایش کارایی می تواند منجر به محاسبات سریعتر و دقیق تر شود و HE-3 را به عنوان مؤلفه مهمی در توسعه رایانه های کوانتومی تبدیل کند.

سرانجام ، HE-3 یک مبرد غیر سمی و غیر قابل اشتعال است که نسبت به سایر مبردهای مانند هلیوم مایع ایمن تر و سازگار با محیط زیست است. در دنیایی که نگرانی های زیست محیطی از اهمیت بیشتری برخوردار است ، استفاده از HE-3 در محاسبات کوانتومی یک جایگزین سبزتر را ارائه می دهد که به کاهش ردپای کربن این فناوری کمک می کند.

چالش ها و آینده هلیوم 3 در محاسبات کوانتومی

با وجود مزایای بارز HE-3 در محاسبات کوانتومی ، تولید و عرضه HE-3 همچنان یک چالش بزرگ است ، با بسیاری از موانع فنی ، لجستیکی و مالی برای غلبه بر. تولید HE-3 یک فرآیند پیچیده و گران است و عرضه محدود ایزوتوپ در دسترس است. علاوه بر این ، انتقال HE-3 از سایت تولید خود به سایت استفاده نهایی خود یک کار چالش برانگیز است و زنجیره تأمین آن را بیشتر پیچیده می کند.

با وجود این چالش ها ، مزایای بالقوه HE-3 در محاسبات کوانتومی آن را به یک سرمایه گذاری ارزشمند تبدیل می کند و محققان و شرکت ها همچنان به کشف راه های تولید آن و استفاده از واقعیت می پردازند. ادامه توسعه HE-3 و استفاده از آن در محاسبات کوانتومی نوید می دهد تا آینده این زمینه به سرعت در حال رشد باشد.