Mae gan Helium-3 (HE-3) briodweddau unigryw sy'n ei gwneud yn werthfawr mewn sawl maes, gan gynnwys egni niwclear a chyfrifiadura cwantwm. Er bod He-3 yn brin iawn a bod y cynhyrchiad yn heriol, mae'n addawol iawn ar gyfer dyfodol cyfrifiadura cwantwm. Yn yr erthygl hon, byddwn yn ymchwilio i gynhyrchu cadwyn gyflenwi HE-3 a'i ddefnydd fel oergell mewn cyfrifiaduron cwantwm.

Cynhyrchu heliwm 3

Amcangyfrifir bod heliwm 3 yn bodoli mewn symiau bach iawn ar y ddaear. Credir bod y rhan fwyaf o'r HE-3 ar ein planed yn cael ei gynhyrchu gan yr haul a sêr eraill, a chredir hefyd ei fod yn bresennol mewn symiau bach mewn pridd lleuad. Er nad yw cyfanswm y cyflenwad byd-eang o He-3 yn hysbys, amcangyfrifir ei fod rhwng ychydig gannoedd o gilogramau y flwyddyn.

Mae cynhyrchu HE-3 yn broses gymhleth a heriol sy'n cynnwys gwahanu HE-3 oddi wrth isotopau heliwm eraill. Y prif ddull cynhyrchu yw trwy arbelydru dyddodion nwy naturiol, gan gynhyrchu HE-3 fel sgil-gynnyrch. Mae'r dull hwn yn feichus yn dechnegol, mae angen offer arbenigol arno, ac mae'n broses ddrud. Mae cost cynhyrchu HE-3 wedi cyfyngu ei ddefnydd eang, ac mae'n parhau i fod yn nwydd prin a gwerthfawr.

Cymhwyso helium-3 mewn cyfrifiadura cwantwm

Mae cyfrifiadura cwantwm yn faes sy'n dod i'r amlwg gyda photensial enfawr i chwyldroi diwydiannau yn amrywio o gyllid a gofal iechyd i gryptograffeg a deallusrwydd artiffisial. Un o'r prif heriau wrth ddatblygu cyfrifiaduron cwantwm yw'r angen i oergell oeri'r darnau cwantwm (qubits) i'w tymheredd gweithredu gorau posibl.

Mae HE-3 wedi profi i fod yn ddewis rhagorol ar gyfer oeri qubits mewn cyfrifiaduron cwantwm. Mae gan HE-3 sawl eiddo sy'n ei gwneud yn ddelfrydol ar gyfer y cais hwn, gan gynnwys ei ferwbwynt isel, dargludedd thermol uchel, a'r gallu i aros yn hylif ar dymheredd isel. Mae sawl grŵp ymchwil, gan gynnwys grŵp o wyddonwyr ym Mhrifysgol Innsbruck yn Awstria, wedi dangos y defnydd o HE-3 fel oergell mewn cyfrifiaduron cwantwm. Mewn astudiaeth a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn Nature Communications, dangosodd y tîm y gellir defnyddio HE-3 i oeri qubits prosesydd cwantwm uwch-ddargludol i'r tymheredd gweithredu gorau posibl, gan ddangos ei effeithiolrwydd fel oergell cyfrifiadurol cwantwm. rhyw.

Manteision heliwm-3 mewn cyfrifiadura cwantwm

Mae sawl mantais i ddefnyddio HE-3 fel oergell mewn cyfrifiadur cwantwm. Yn gyntaf, mae'n darparu amgylchedd mwy sefydlog ar gyfer qubits, gan leihau'r risg o wallau a gwella dibynadwyedd cyfrifiaduron cwantwm. Mae hyn yn arbennig o bwysig ym maes cyfrifiadura cwantwm, lle gall hyd yn oed gwallau bach gael effaith fawr ar y canlyniad.

Yn ail, mae gan HE-3 ferwbwynt is nag oeryddion eraill, sy'n golygu y gellir oeri qubits i dymheredd oerach a gweithredu'n fwy effeithlon. Gallai'r effeithlonrwydd cynyddol hwn arwain at gyfrifiadau cyflymach a mwy cywir, gan wneud HE-3 yn elfen bwysig yn natblygiad cyfrifiaduron cwantwm.

Yn olaf, mae He-3 yn oergell nad yw'n wenwynig, nad yw'n fflamadwy sy'n fwy diogel ac yn fwy cyfeillgar i'r amgylchedd nag oeryddion eraill fel heliwm hylifol. Mewn byd lle mae pryderon amgylcheddol yn dod yn bwysicach, mae'r defnydd o HE-3 mewn cyfrifiadura cwantwm yn cynnig dewis arall mwy gwyrdd sy'n helpu i leihau ôl troed carbon y dechnoleg.

Heriau a dyfodol heliwm-3 mewn cyfrifiadura cwantwm

Er gwaethaf manteision amlwg HE-3 mewn cyfrifiadura cwantwm, mae cynhyrchu a chyflenwi HE-3 yn parhau i fod yn her fawr, gyda llawer o rwystrau technegol, logistaidd ac ariannol i'w goresgyn. Mae cynhyrchu HE-3 yn broses gymhleth a drud, ac mae cyflenwad cyfyngedig o'r isotop ar gael. Yn ogystal, mae cludo HE-3 o'i safle cynhyrchu i'w safle defnydd terfynol yn dasg heriol, gan gymhlethu ei gadwyn gyflenwi ymhellach.

Er gwaethaf yr heriau hyn, mae manteision posibl HE-3 mewn cyfrifiadura cwantwm yn ei gwneud yn fuddsoddiad gwerth chweil, ac mae ymchwilwyr a chwmnïau yn parhau i archwilio ffyrdd i wneud ei gynhyrchu a defnyddio realiti. Mae datblygiad parhaus HE-3 a'i ddefnydd mewn cyfrifiadura cwantwm yn addawol ar gyfer dyfodol y maes hwn sy'n tyfu'n gyflym.