يمتلك الهيليوم 3 (He-3) خصائص فريدة تجعله ذا قيمة في العديد من المجالات ، بما في ذلك الطاقة النووية والحوسبة الكمومية.على الرغم من أن He-3 نادر جدًا وأن الإنتاج يمثل تحديًا ، إلا أنه يحمل وعودًا كبيرة لمستقبل الحوسبة الكمومية.في هذه المقالة ، سوف نتعمق في إنتاج سلسلة التوريد لـ He-3 واستخدامه كمبرد في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

إنتاج الهيليوم 3

يقدر وجود الهيليوم 3 بكميات صغيرة جدًا على الأرض.يُعتقد أن معظم He-3 الموجود على كوكبنا ناتج عن الشمس والنجوم الأخرى ، ويُعتقد أيضًا أنه موجود بكميات صغيرة في تربة القمر.في حين أن إجمالي المعروض العالمي من He-3 غير معروف ، فمن المقدر أنه في حدود بضع مئات من الكيلوجرامات في السنة.

يعد إنتاج He-3 عملية معقدة وصعبة تتضمن فصل He-3 عن نظائر الهيليوم الأخرى.تتمثل طريقة الإنتاج الرئيسية في تشعيع رواسب الغاز الطبيعي ، وإنتاج He-3 كمنتج ثانوي.هذه الطريقة متطلبة من الناحية الفنية ، وتتطلب معدات متخصصة ، وهي عملية مكلفة.حدت تكلفة إنتاج He-3 من استخدامه على نطاق واسع ، ولا يزال سلعة نادرة وقيمة.

تطبيقات الهليوم 3 في الحوسبة الكمومية

تعد الحوسبة الكمومية مجالًا ناشئًا يتمتع بإمكانات هائلة لإحداث ثورة في الصناعات التي تتراوح من التمويل والرعاية الصحية إلى التشفير والذكاء الاصطناعي.تتمثل إحدى التحديات الرئيسية في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية في الحاجة إلى مبرد لتبريد البتات الكمية (كيوبت) إلى درجة حرارة التشغيل المثلى.

أثبت He-3 أنه خيار ممتاز لتبريد وحدات البت في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.يمتلك He-3 العديد من الخصائص التي تجعله مثاليًا لهذا التطبيق ، بما في ذلك نقطة الغليان المنخفضة ، والتوصيل الحراري العالي ، والقدرة على البقاء سائلاً في درجات حرارة منخفضة.أظهرت العديد من المجموعات البحثية ، بما في ذلك مجموعة من العلماء في جامعة إنسبروك في النمسا ، استخدام He-3 كمبرد في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.في دراسة نشرت في مجلة Nature Communications ، أظهر الفريق أنه يمكن استخدام He-3 لتبريد كيوبتات المعالج الكمي فائق التوصيل إلى درجة حرارة التشغيل المثلى ، مما يدل على فعاليته كمبرد للحوسبة الكمومية.الجنس.

مزايا الهليوم 3 في الحوسبة الكمومية

هناك العديد من المزايا لاستخدام He-3 كمبرد في الكمبيوتر الكمومي.أولاً ، يوفر بيئة أكثر استقرارًا للكيوبتات ، مما يقلل من مخاطر الأخطاء ويحسن موثوقية أجهزة الكمبيوتر الكمومية.هذا مهم بشكل خاص في مجال الحوسبة الكمومية ، حيث يمكن أن يكون للأخطاء الصغيرة تأثير كبير على النتيجة.

ثانيًا ، يحتوي He-3 على نقطة غليان أقل من المبردات الأخرى ، مما يعني أنه يمكن تبريد الكيوبتات إلى درجات حرارة أكثر برودة وتشغيلها بكفاءة أكبر.يمكن أن تؤدي هذه الكفاءة المتزايدة إلى عمليات حسابية أسرع وأكثر دقة ، مما يجعل He-3 مكونًا مهمًا في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

أخيرًا ، يعتبر He-3 مادة تبريد غير سامة وغير قابلة للاشتعال وأكثر أمانًا وصديقة للبيئة من المبردات الأخرى مثل الهيليوم السائل.في عالم أصبحت فيه المخاوف البيئية أكثر أهمية ، فإن استخدام He-3 في الحوسبة الكمومية يوفر بديلاً أكثر صداقة للبيئة يساعد على تقليل البصمة الكربونية للتكنولوجيا.

تحديات ومستقبل الهليوم 3 في الحوسبة الكمومية

على الرغم من المزايا الواضحة لـ He-3 في الحوسبة الكمومية ، لا يزال إنتاج وتوريد He-3 يمثل تحديًا كبيرًا ، مع العديد من العقبات التقنية واللوجستية والمالية التي يجب التغلب عليها.يعتبر إنتاج He-3 عملية معقدة ومكلفة ، وهناك إمداد محدود من النظائر المشعة.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 الكمية تجعلها استثمارًا مفيدًا ، ويواصل الباحثون والشركات استكشاف طرق لجعل إنتاجه واستخدامه حقيقة واقعة.إن التطوير المستمر لـ He-3 واستخدامه في الحوسبة الكمية يبشر بمستقبل هذا المجال سريع النمو.