Helijum-3 (He-3) ima jedinstvena svojstva koja ga čine vrijednim u nekoliko oblasti, uključujući nuklearnu energiju i kvantno računarstvo. Iako je He-3 veoma rijedak i njegova proizvodnja je izazovna, on predstavlja veliko obećanje za budućnost kvantnog računarstva. U ovom članku ćemo se pozabaviti lancem snabdijevanja He-3 i njegovom upotrebom kao rashladnog sredstva u kvantnim računarima.

Proizvodnja helija 3

Procjenjuje se da helij 3 postoji u vrlo malim količinama na Zemlji. Smatra se da većinu He-3 na našoj planeti proizvode Sunce i druge zvijezde, a vjeruje se da je prisutan u malim količinama i u lunarnom tlu. Iako ukupna globalna zaliha He-3 nije poznata, procjenjuje se da se kreće u rasponu od nekoliko stotina kilograma godišnje.

Proizvodnja He-3 je složen i izazovan proces koji uključuje odvajanje He-3 od drugih izotopa helijuma. Glavna metoda proizvodnje je ozračivanjem naslaga prirodnog gasa, pri čemu se He-3 proizvodi kao nusproizvod. Ova metoda je tehnički zahtjevna, zahtijeva specijaliziranu opremu i skup je proces. Troškovi proizvodnje He-3 ograničili su njegovu široku upotrebu, a on ostaje rijetka i vrijedna roba.

Primjena helijuma-3 u kvantnom računarstvu

Kvantno računarstvo je oblast u nastajanju s ogromnim potencijalom da revolucionira industrije, od finansija i zdravstva do kriptografije i vještačke inteligencije. Jedan od glavnih izazova u razvoju kvantnih računara je potreba za rashladnim sredstvom koje bi hladilo kvantne bitove (kubite) do njihove optimalne radne temperature.

He-3 se pokazao kao odličan izbor za hlađenje kubita u kvantnim računarima. He-3 ima nekoliko svojstava koja ga čine idealnim za ovu primjenu, uključujući nisku tačku ključanja, visoku toplotnu provodljivost i sposobnost da ostane tečan na niskim temperaturama. Nekoliko istraživačkih grupa, uključujući grupu naučnika sa Univerziteta u Innsbrucku u Austriji, demonstriralo je upotrebu He-3 kao rashladnog sredstva u kvantnim računarima. U studiji objavljenoj u časopisu Nature Communications, tim je pokazao da se He-3 može koristiti za hlađenje kubita supravodljivog kvantnog procesora na optimalnu radnu temperaturu, demonstrirajući njegovu efikasnost kao rashladnog sredstva za kvantno računarstvo.

Prednosti helijuma-3 u kvantnom računarstvu

Postoji nekoliko prednosti korištenja He-3 kao rashladnog sredstva u kvantnom računaru. Prvo, pruža stabilnije okruženje za kubite, smanjujući rizik od grešaka i poboljšavajući pouzdanost kvantnih računara. Ovo je posebno važno u oblasti kvantnog računarstva, gdje čak i male greške mogu imati veliki utjecaj na ishod.

Drugo, He-3 ima nižu tačku ključanja od drugih rashladnih sredstava, što znači da se kubiti mogu ohladiti na niže temperature i raditi efikasnije. Ova povećana efikasnost mogla bi dovesti do bržih i preciznijih proračuna, što He-3 čini važnom komponentom u razvoju kvantnih računara.

Konačno, He-3 je netoksično, nezapaljivo rashladno sredstvo koje je sigurnije i ekološki prihvatljivije od drugih rashladnih sredstava poput tekućeg helija. U svijetu u kojem ekološki problemi postaju sve važniji, upotreba He-3 u kvantnom računarstvu nudi zeleniju alternativu koja pomaže u smanjenju ugljičnog otiska tehnologije.

Izazovi i budućnost helijuma-3 u kvantnom računarstvu

Uprkos očiglednim prednostima He-3 u kvantnom računarstvu, proizvodnja i snabdijevanje He-3 ostaje veliki izazov, s mnogim tehničkim, logističkim i finansijskim preprekama koje treba savladati. Proizvodnja He-3 je složen i skup proces, a zalihe ovog izotopa su ograničene. Osim toga, transport He-3 od mjesta proizvodnje do mjesta krajnje upotrebe je izazovan zadatak, što dodatno komplikuje lanac snabdijevanja.

Uprkos ovim izazovima, potencijalne prednosti He-3 u kvantnom računarstvu čine ga vrijednom investicijom, a istraživači i kompanije nastavljaju istraživati ​​načine da njegovu proizvodnju i upotrebu ostvare. Kontinuirani razvoj He-3 i njegova upotreba u kvantnom računarstvu obećavaju budućnost ovog brzorastućeg područja.