Helium-3 (HE-3) มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งทำให้มีค่าในหลายสาขารวมถึงพลังงานนิวเคลียร์และการคำนวณควอนตัม แม้ว่า HE-3 นั้นหายากมากและการผลิตนั้นท้าทาย แต่ก็เป็นสัญญาที่ยอดเยี่ยมสำหรับอนาคตของการคำนวณควอนตัม ในบทความนี้เราจะเจาะลึกการผลิตห่วงโซ่อุปทานของ HE-3 และการใช้งานเป็นสารทำความเย็นในคอมพิวเตอร์ควอนตัม

การผลิตฮีเลียม 3

ฮีเลียม 3 คาดว่าจะมีอยู่ในปริมาณน้อยมากบนโลก HE-3 ส่วนใหญ่บนโลกของเราคิดว่าจะผลิตโดยดวงอาทิตย์และดวงดาวอื่น ๆ และเชื่อกันว่ามีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยในดินจันทรคติ ในขณะที่ไม่ทราบอุปทานทั่วโลกทั้งหมดของ HE-3 แต่ก็คาดว่าจะอยู่ในช่วงไม่กี่ร้อยกิโลกรัมต่อปี

การผลิต HE-3 เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและท้าทายซึ่งเกี่ยวข้องกับการแยก HE-3 ออกจากไอโซโทปฮีเลียมอื่น ๆ วิธีการผลิตหลักคือการสะสมของก๊าซธรรมชาติที่ฉายรังสีทำให้ HE-3 เป็นผลพลอยได้ วิธีนี้มีความต้องการทางเทคนิคต้องใช้อุปกรณ์พิเศษและเป็นกระบวนการที่มีราคาแพง ค่าใช้จ่ายในการผลิต HE-3 ได้ จำกัด การใช้อย่างแพร่หลายและยังคงเป็นสินค้าที่หายากและมีค่า

การประยุกต์ใช้ Helium-3 ในการคำนวณควอนตัม

ควอนตัมคอมพิวเตอร์เป็นสนามที่เกิดขึ้นใหม่ที่มีศักยภาพมหาศาลในการปฏิวัติอุตสาหกรรมตั้งแต่การเงินและการดูแลสุขภาพไปจนถึงการเข้ารหัสและปัญญาประดิษฐ์ หนึ่งในความท้าทายหลักในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือความต้องการสารทำความเย็นในการทำให้บิตควอนตัมเย็นลง (qubits) ที่อุณหภูมิการทำงานที่ดีที่สุด

HE-3 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการระบายความร้อน qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม HE-3 มีคุณสมบัติหลายอย่างที่ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานนี้รวมถึงจุดเดือดต่ำการนำความร้อนสูงและความสามารถในการรักษาของเหลวที่อุณหภูมิต่ำ กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มรวมถึงกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่ University of Innsbruck ในออสเตรียได้แสดงให้เห็นถึงการใช้ HE-3 เป็นสารทำความเย็นในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications ทีมแสดงให้เห็นว่า HE-3 สามารถใช้ในการทำให้เย็นลงของโปรเซสเซอร์ควอนตัมที่มีความสามารถสูงสุดในอุณหภูมิการทำงานที่ดีที่สุดแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการเป็นสารทำความเย็นคอมพิวเตอร์ควอนตัม เพศ.

ข้อดีของฮีเลียม -3 ในการคำนวณควอนตัม

มีข้อดีหลายประการในการใช้ HE-3 เป็นสารทำความเย็นในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ก่อนอื่นให้สภาพแวดล้อมที่มั่นคงมากขึ้นสำหรับ qubits ลดความเสี่ยงของข้อผิดพลาดและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของคอมพิวเตอร์ควอนตัม สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านการคำนวณควอนตัมซึ่งแม้แต่ข้อผิดพลาดเล็กน้อยก็อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์

ประการที่สอง HE-3 มีจุดเดือดที่ต่ำกว่าสารทำความเย็นอื่น ๆ ซึ่งหมายความว่า qubits สามารถเย็นลงถึงอุณหภูมิที่เย็นกว่าและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้อาจนำไปสู่การคำนวณที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้นทำให้ HE-3 เป็นองค์ประกอบสำคัญในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ในที่สุด HE-3 เป็นสารทำความเย็นที่ปลอดสารพิษและไม่ติดไฟซึ่งปลอดภัยกว่าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าสารทำความเย็นอื่น ๆ เช่นฮีเลียมเหลว ในโลกที่ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญมากขึ้นการใช้ HE-3 ในการคำนวณควอนตัมเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของเทคโนโลยี

ความท้าทายและอนาคตของฮีเลียม -3 ในการคำนวณควอนตัม

แม้จะมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของ HE-3 ในการคำนวณควอนตัมการผลิตและการจัดหา HE-3 ยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญโดยมีอุปสรรคด้านเทคนิคการขนส่งและการเงินมากมายเพื่อเอาชนะ การผลิต HE-3 เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและมีราคาแพงและมีไอโซโทปที่ จำกัด นอกจากนี้การขนส่ง HE-3 จากไซต์การผลิตไปยังไซต์ที่ใช้งานได้เป็นงานที่ท้าทายและทำให้ห่วงโซ่อุปทานมีความซับซ้อนยิ่งขึ้น

แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ แต่ข้อได้เปรียบที่อาจเกิดขึ้นของ HE-3 ในการคำนวณควอนตัมทำให้เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าและนักวิจัยและ บริษัท ต่างๆยังคงสำรวจวิธีการผลิตและใช้ความเป็นจริง การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของ HE-3 และการใช้งานในการคำนวณควอนตัมถือเป็นสัญญาสำหรับอนาคตของสนามที่เติบโตอย่างรวดเร็วนี้