Гелий-3 (He-3) ядролық энергия мен кванттық есептеулерді қоса алғанда, оны бірнеше салаларда құнды ететін бірегей қасиеттерге ие. He-3 өте сирек және өндіру қиын болса да, ол кванттық есептеулердің болашағына үлкен үміт береді. Бұл мақалада біз He-3 жеткізу тізбегі өндірісін және оны кванттық компьютерлерде хладагент ретінде пайдалануды қарастырамыз.

Гелий өндірісі 3

Гелий 3 Жерде өте аз мөлшерде болады деп есептеледі. Біздің планетамыздағы He-3-тің көпшілігі күн және басқа жұлдыздар арқылы жасалады деп есептеледі, сонымен қатар ол ай топырағында аз мөлшерде болады деп саналады. He-3-тің жалпы жаһандық жеткізілімі белгісіз болғанымен, ол жылына бірнеше жүз килограмм диапазонында бағаланады.

He-3 өндірісі - He-3-ті басқа гелий изотоптарынан бөлуді қамтитын күрделі және қиын процесс. Негізгі өндіру әдісі табиғи газ кен орындарын сәулелендіріп, жанама өнім ретінде He-3 өндіру болып табылады. Бұл әдіс техникалық талапты, арнайы жабдықты қажет етеді және қымбат процесс. He-3 өндіруге кететін шығын оның кең таралуын шектеді және ол сирек және құнды тауар болып қала береді.

Гелий-3-ті кванттық есептеулерде қолдану

Кванттық есептеулер – қаржы мен денсаулық сақтаудан бастап криптография мен жасанды интеллектке дейінгі салаларда төңкеріс жасау үшін орасан зор әлеуеті бар дамып келе жатқан сала. Кванттық компьютерлерді жасаудағы негізгі қиындықтардың бірі кванттық биттерді (кубиттерді) олардың оңтайлы жұмыс температурасына дейін салқындату үшін салқындатқыштың қажеттілігі болып табылады.

He-3 кванттық компьютерлерде кубиттерді салқындату үшін тамаша таңдау екенін дәлелдеді. He-3 оны осы қолданба үшін өте қолайлы ететін бірнеше қасиеттерге ие, соның ішінде төмен қайнау температурасы, жоғары жылу өткізгіштік және төмен температурада сұйық күйде қалу мүмкіндігі. Бірнеше зерттеу топтары, соның ішінде Австриядағы Инсбрук университетінің бір топ ғалымдары Хе-3-ті кванттық компьютерлерде хладагент ретінде пайдалануды көрсетті. Nature Communications журналында жарияланған зерттеуде топ He-3-ті асқын өткізгіш кванттық процессордың кубиттерін оңтайлы жұмыс температурасына дейін салқындату үшін қолдануға болатындығын көрсетті, бұл оның кванттық есептеуіш салқындатқыш ретінде тиімділігін көрсетті. жыныстық қатынас.

Кванттық есептеулердегі гелий-3 артықшылықтары

He-3-ті кванттық компьютерде хладагент ретінде пайдаланудың бірнеше артықшылығы бар. Біріншіден, ол қателер қаупін азайтып, кванттық компьютерлердің сенімділігін арттыра отырып, кубиттер үшін неғұрлым тұрақты ортаны қамтамасыз етеді. Бұл әсіресе кванттық есептеулер саласында маңызды, мұнда тіпті кішкентай қателер нәтижеге үлкен әсер етуі мүмкін.

Екіншіден, He-3 басқа тоңазытқыш агенттерге қарағанда төмен қайнау температурасына ие, бұл кубиттерді салқын температураға дейін салқындатуға және тиімдірек жұмыс істеуге болатынын білдіреді. Бұл жоғарылаған тиімділік тезірек және дәлірек есептеулерге әкелуі мүмкін, бұл He-3-ті кванттық компьютерлерді дамытудағы маңызды құрамдас етеді.

Соңында, He-3 - сұйық гелий сияқты басқа хладагенттерге қарағанда қауіпсіз және экологиялық таза, улы емес, жанбайтын хладагент. Экологиялық мәселелер маңыздырақ болып бара жатқан әлемде кванттық есептеулерде He-3 пайдалану технологияның көміртегі ізін азайтуға көмектесетін жасыл балама ұсынады.

Кванттық есептеулердегі гелий-3 проблемалары мен болашағы

He-3-тің кванттық есептеулердегі айқын артықшылықтарына қарамастан, He-3-ті өндіру және жеткізу көптеген техникалық, логистикалық және қаржылық кедергілерді еңсеру қажет негізгі мәселе болып қала береді. He-3 өндірісі күрделі және қымбат процесс болып табылады және изотоптың шектеулі жеткізілімі бар. Сонымен қатар, He-3-ті өндіріс орнынан түпкілікті пайдалану орнына тасымалдау қиын міндет болып табылады, бұл оның жеткізу тізбегін одан әрі қиындатады.

Осы қиындықтарға қарамастан, He-3-тің кванттық есептеулердегі әлеуетті артықшылықтары оны құнды инвестицияға айналдырады, ал зерттеушілер мен компаниялар оны өндіру мен шындыққа айналдыру жолдарын зерттеуді жалғастыруда. He-3-тің үздіксіз дамуы және оны кванттық есептеулерде пайдалану осы қарқынды дамып келе жатқан саланың болашағына уәде береді.