يحتوي Helium-3 (HE-3) على خصائص فريدة تجعلها ذات قيمة في العديد من المجالات ، بما في ذلك الطاقة النووية والحوسبة الكمومية. على الرغم من أن HE-3 نادر للغاية والإنتاج يمثل تحديًا ، إلا أنه يحمل وعدًا كبيرًا لمستقبل الحوسبة الكمومية. في هذه المقالة ، سوف نتعمق في إنتاج سلسلة التوريد من HE-3 واستخدامه كمبرد في أجهزة الكمبيوتر الكم.

إنتاج الهيليوم 3

من المقدر أن يكون الهيليوم 3 موجودًا بكميات صغيرة جدًا على الأرض. يُعتقد أن معظم HE-3 على كوكبنا ينتجها الشمس والنجوم الأخرى ، ويعتقد أيضًا أنها موجودة بكميات صغيرة في التربة القمرية. على الرغم من أن الإجمالي العالمي الإجمالي لـ HE-3 غير معروف ، إلا أنه يقدر أن يكون في حدود بضع مئات من الكيلوغرام في السنة.

إن إنتاج HE-3 هو عملية معقدة وصعبة تتضمن فصل HE-3 عن نظائر الهيليوم الأخرى. طريقة الإنتاج الرئيسية هي عن طريق تشعيع رواسب الغاز الطبيعي ، والتي تنتج HE-3 كمنتج ثانوي. هذه الطريقة متطلبة تقنيًا ، وتتطلب معدات متخصصة ، وهي عملية باهظة الثمن. لقد حدت تكلفة إنتاج HE-3 في استخدامها على نطاق واسع ، ولا تزال سلعة نادرة وقيمة.

تطبيقات الهيليوم -3 في الحوسبة الكمومية

الحوسبة الكمومية هي مجال ناشئ مع إمكانات هائلة لإحداث ثورة في الصناعات التي تتراوح من التمويل والرعاية الصحية إلى التشفير والذكاء الاصطناعي. أحد التحديات الرئيسية في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية هو الحاجة إلى تبريد لتبريد البتات الكمومية (Qubits) إلى درجة حرارة التشغيل المثلى.

لقد أثبت HE-3 أنه خيار ممتاز لتبريد Qubits في أجهزة الكمبيوتر الكم. يحتوي He-3 على العديد من الخصائص التي تجعلها مثالية لهذا التطبيق ، بما في ذلك نقطة الغليان المنخفضة ، والتوصيل الحراري العالي ، والقدرة على البقاء سائلًا في درجات حرارة منخفضة. أظهرت العديد من مجموعات الأبحاث ، بما في ذلك مجموعة من العلماء في جامعة إنسبروك في النمسا ، استخدام HE-3 كمبرد في أجهزة الكمبيوتر الكم. في دراسة نشرت في مجلة Nature Communications ، أظهر الفريق أنه يمكن استخدام HE-3 لتبريد Qubits لمعالج الكم الفائق في درجة حرارة تشغيل مثالية ، مما يدل على فعاليته كمبرد حوسبة الكم. الجنس.

مزايا الهيليوم 3 في الحوسبة الكمومية

هناك العديد من المزايا لاستخدام HE-3 كمبرد في جهاز كمبيوتر الكم. أولاً ، يوفر بيئة أكثر استقرارًا لقطرات ، مما يقلل من خطر الأخطاء وتحسين موثوقية أجهزة الكمبيوتر الكمومية. هذا مهم بشكل خاص في مجال الحوسبة الكمومية ، حيث يمكن أن يكون للأخطاء الصغيرة تأثير كبير على النتيجة.

ثانياً ، يتمتع HE-3 بنقطة غليان أقل من المبردات الأخرى ، مما يعني أنه يمكن تبريد Qubits إلى درجات حرارة أكثر برودة وتعمل بشكل أكثر كفاءة. يمكن أن تؤدي هذه الكفاءة المتزايدة إلى حسابات أسرع وأكثر دقة ، مما يجعل HE-3 مكونًا مهمًا في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

أخيرًا ، HE-3 هو تبريد غير سامة وغير قابل للاشتعال والذي يكون أكثر أمانًا وصديقة للبيئة من المبردات الأخرى مثل الهيليوم السائل. في عالم تصبح فيه المخاوف البيئية أكثر أهمية ، يوفر استخدام HE-3 في الحوسبة الكمومية بديلاً أكثر خضرة يساعد في تقليل بصمة الكربون في التكنولوجيا.

تحديات ومستقبل الهيليوم 3 في الحوسبة الكمومية

على الرغم من المزايا الواضحة لـ HE-3 في الحوسبة الكمومية ، فإن إنتاج وتوريد HE-3 لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا ، مع التغلب على العديد من العقبات الفنية واللوجستية والمالية. يعد إنتاج HE-3 عملية معقدة ومكلفة ، وهناك إمدادات محدودة من النظير المتاحة. بالإضافة إلى ذلك ، يعد نقل HE-3 من موقع الإنتاج إلى موقع الاستخدام النهائي مهمة صعبة ، مما يزيد من تعقيد سلسلة التوريد الخاصة به.

على الرغم من هذه التحديات ، فإن المزايا المحتملة لـ HE-3 في الحوسبة الكمومية تجعلها استثمارًا جديراً بالاهتمام ، ويواصل الباحثون والشركات استكشاف طرق لإنتاجها واستخدام حقيقة. إن التطوير المستمر لـ HE-3 واستخدامه في الحوسبة الكمومية يحمل وعدًا لمستقبل هذا المجال المتنامي بسرعة.