Гелий-3 (He-3) нь цөмийн эрчим хүч, квант тооцоолол зэрэг хэд хэдэн салбарт үнэ цэнэтэй болгодог өвөрмөц шинж чанартай. He-3 нь маш ховор бөгөөд үйлдвэрлэл нь хүндрэлтэй боловч квант тооцооллын ирээдүйд маш их ирээдүйтэй. Энэ нийтлэлд бид He-3-ийн нийлүүлэлтийн сүлжээний үйлдвэрлэл болон квант компьютерт хөргөгч болгон ашиглах талаар дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.

Гелий 3 үйлдвэрлэл

Гелий 3 нь Дэлхий дээр маш бага хэмжээгээр байдаг гэж тооцоолж байна. Манай гараг дээрх He-3-ийн ихэнх хэсгийг нар болон бусад оддоос гаргаж авдаг гэж үздэг бөгөөд сарны хөрсөнд ч бага хэмжээгээр байдаг гэж үздэг. He-3-ийн дэлхийн нийт нийлүүлэлт тодорхойгүй байгаа ч жилд хэдэн зуун килограмм орчим байдаг гэж тооцоолж байна.

He-3 үйлдвэрлэх нь He-3-ыг бусад гелий изотопуудаас ялгах нарийн төвөгтэй бөгөөд хүнд хэцүү үйл явц юм. Үйлдвэрлэлийн гол арга нь байгалийн хийн ордыг цацраг туяагаар шарж, He-3-ыг дайвар бүтээгдэхүүн болгон үйлдвэрлэх явдал юм. Энэ арга нь техникийн хувьд хүнд, тусгай тоног төхөөрөмж шаарддаг бөгөөд үнэтэй үйл явц юм. He-3 үйлдвэрлэх өртөг нь түүний өргөн хэрэглээг хязгаарласан бөгөөд ховор бөгөөд үнэ цэнэтэй бараа хэвээр байна.

Гелий-3-ийг квант тооцоололд хэрэглэх нь

Квант тооцоолол нь санхүү, эрүүл мэндийн салбараас эхлээд криптографи, хиймэл оюун ухаан хүртэлх салбаруудыг хувьсгал хийх асар их боломжтой шинээр гарч ирж буй салбар юм. Квант компьютер хөгжүүлэхэд тулгардаг гол бэрхшээлүүдийн нэг бол квант битүүдийг (кубит) оновчтой ажиллах температурт хөргөх хөргөлтийн бодис шаардлагатай байдаг.

He-3 нь квант компьютерт кубитуудыг хөргөхөд маш сайн сонголт болох нь батлагдсан. He-3 нь бага буцалгах цэг, өндөр дулаан дамжуулалт, бага температурт шингэн хэвээр байх чадвар зэрэг хэд хэдэн шинж чанартай тул энэхүү хэрэглээнд тохиромжтой. Австрийн Инсбрукийн Их Сургуулийн эрдэмтдийн баг зэрэг хэд хэдэн судалгааны бүлгүүд He-3-ийг квант компьютерт хөргөгч болгон ашиглахыг харуулсан. Nature Communications сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаанд тус баг He-3-ийг хэт дамжуулагч квант процессорын кубитуудыг оновчтой ажиллах температурт хөргөхөд ашиглаж болохыг харуулсан бөгөөд энэ нь квант тооцооллын хөргөгч болгон үр дүнтэй болохыг харуулж байна. хүйс.

Квант тооцоололд гелий-3-ийн давуу талууд

Квант компьютерт He-3-ийг хөргөгч болгон ашиглах нь хэд хэдэн давуу талтай. Нэгдүгээрт, энэ нь кубитуудын илүү тогтвортой орчныг бүрдүүлж, алдаа гарах эрсдлийг бууруулж, квант компьютерын найдвартай байдлыг сайжруулдаг. Энэ нь ялангуяа квант тооцооллын салбарт чухал ач холбогдолтой бөгөөд жижиг алдаа ч гэсэн үр дүнд томоохон нөлөө үзүүлдэг.

Хоёрдугаарт, He-3 нь бусад хөргөгчтэй харьцуулахад буцлах температур багатай тул кубитуудыг илүү хүйтэн температурт хөргөж, илүү үр ашигтай ажиллах боломжтой гэсэн үг юм. Энэхүү үр ашгийн өсөлт нь илүү хурдан, илүү нарийвчлалтай тооцоолол хийхэд хүргэж, He-3-ийг квант компьютерын хөгжилд чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болгож байна.

Эцэст нь, He-3 нь шингэн гели зэрэг бусад хөргөгч бодисоос илүү аюулгүй, байгаль орчинд ээлтэй, хоргүй, шатамхай бус хөргөгч юм. Байгаль орчны асуудал улам бүр чухал болж байгаа дэлхийд He-3-ийг квант тооцоололд ашиглах нь технологийн нүүрстөрөгчийн ул мөрийг бууруулахад тусалдаг илүү ногоон хувилбарыг санал болгож байна.

Квант тооцооллын салбарт гелий-3-ын сорилтууд ба ирээдүй

Квант тооцоололд He-3-ын илэрхий давуу талууд байгаа хэдий ч He-3-ын үйлдвэрлэл, хангамж нь техникийн, ложистикийн болон санхүүгийн олон саад бэрхшээлийг даван туулах шаардлагатай томоохон сорилт хэвээр байна. He-3-ын үйлдвэрлэл нь нарийн төвөгтэй бөгөөд үнэтэй үйл явц бөгөөд изотопын нөөц хязгаарлагдмал байдаг. Нэмж дурдахад, He-3-ыг үйлдвэрлэлийн талбайгаас эцсийн хэрэглээний талбай руу нь тээвэрлэх нь хүнд хэцүү ажил бөгөөд нийлүүлэлтийн сүлжээг улам хүндрүүлдэг.

Эдгээр бэрхшээлүүд байгаа хэдий ч He-3-ын квант тооцооллын салбарт үзүүлэх боломжит давуу талууд нь үүнийг үнэ цэнэтэй хөрөнгө оруулалт болгож байгаа бөгөөд судлаачид болон компаниуд үүнийг үйлдвэрлэх, ашиглах арга замыг үргэлжлүүлэн судалж байна. He-3-ын тасралтгүй хөгжил болон квант тооцоололд ашиглагдаж байгаа нь энэхүү хурдацтай хөгжиж буй салбарын ирээдүйд ирээдүйг авчрах болно.