ฮีเลียม-3 (He-3) มีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ทำให้มีคุณค่าในหลายด้าน รวมถึงพลังงานนิวเคลียร์และคอมพิวเตอร์ควอนตัมแม้ว่า He-3 จะหายากมากและการผลิตมีความท้าทาย แต่ก็ถือเป็นคำมั่นสัญญาที่ดีสำหรับอนาคตของควอนตัมคอมพิวติ้งในบทความนี้ เราจะเจาะลึกการผลิตห่วงโซ่อุปทานของ He-3 และการใช้เป็นสารทำความเย็นในคอมพิวเตอร์ควอนตัม

การผลิตฮีเลียม3

คาดว่าฮีเลียม 3 มีอยู่ในปริมาณน้อยมากบนโลกส่วนใหญ่ของ He-3 บนโลกของเราคิดว่าเกิดจากดวงอาทิตย์และดาวดวงอื่นๆ และเชื่อว่ามีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยในดินบนดวงจันทร์ในขณะที่ยังไม่ทราบปริมาณการจัดหา He-3 ทั่วโลก แต่คาดว่าจะอยู่ในช่วงไม่กี่ร้อยกิโลกรัมต่อปี

การผลิต He-3 เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและท้าทายซึ่งเกี่ยวข้องกับการแยก He-3 ออกจากไอโซโทปฮีเลียมอื่นๆวิธีการผลิตหลักคือการฉายรังสีก๊าซธรรมชาติ ทำให้เกิด He-3 เป็นผลพลอยได้วิธีนี้ต้องใช้เทคนิคสูง ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ และเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงต้นทุนการผลิต He-3 ถูกจำกัดการใช้งานอย่างแพร่หลาย และยังคงเป็นสินค้าหายากและมีค่า

การประยุกต์ใช้ฮีเลียม-3 ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม

คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นสาขาใหม่ที่มีศักยภาพมหาศาลในการปฏิวัติอุตสาหกรรมตั้งแต่การเงินและการดูแลสุขภาพไปจนถึงการเข้ารหัสและปัญญาประดิษฐ์หนึ่งในความท้าทายหลักในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือความต้องการสารทำความเย็นเพื่อทำให้ควอนตัมบิต (คิวบิต) เย็นลงจนถึงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุด

He-3 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการระบายความร้อน qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมHe-3 มีคุณสมบัติหลายอย่างที่ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานนี้ รวมถึงจุดเดือดต่ำ การนำความร้อนสูง และความสามารถในการคงสภาพเป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกลุ่มวิจัยหลายกลุ่ม รวมทั้งกลุ่มนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยอินส์บรุคในออสเตรีย ได้สาธิตการใช้ He-3 เป็นสารทำความเย็นในคอมพิวเตอร์ควอนตัมในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications ทีมงานได้แสดงให้เห็นว่า He-3 สามารถใช้เพื่อทำให้ qubits ของโปรเซสเซอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดเย็นลงจนถึงอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในฐานะสารทำความเย็นควอนตัมคอมพิวเตอร์เพศ.

ข้อดีของฮีเลียม-3 ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม

มีข้อดีหลายประการในการใช้ He-3 เป็นสารทำความเย็นในคอมพิวเตอร์ควอนตัมอย่างแรก ให้สภาพแวดล้อมที่เสถียรมากขึ้นสำหรับ qubits ลดความเสี่ยงของข้อผิดพลาดและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของคอมพิวเตอร์ควอนตัมนี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในด้านควอนตัมคอมพิวเตอร์ ซึ่งแม้แต่ข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ก็สามารถมีผลกระทบอย่างมากต่อผลลัพธ์ที่ได้

ประการที่สอง He-3 มีจุดเดือดต่ำกว่าสารทำความเย็นอื่น ๆ ซึ่งหมายความว่า qubits สามารถระบายความร้อนให้มีอุณหภูมิที่เย็นกว่าและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้อาจนำไปสู่การคำนวณที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น ทำให้ He-3 เป็นองค์ประกอบสำคัญในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ประการสุดท้าย He-3 เป็นสารทำความเย็นที่ไม่เป็นพิษ ไม่ติดไฟ ซึ่งมีความปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าสารทำความเย็นอื่นๆ เช่น ฮีเลียมเหลวในโลกที่ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญมากขึ้น การใช้ He-3 ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ซึ่งช่วยลดรอยเท้าคาร์บอนของเทคโนโลยี

ความท้าทายและอนาคตของฮีเลียม-3 ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม

แม้จะมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของ He-3 ในควอนตัมคอมพิวเตอร์ การผลิตและการจัดหา He-3 ยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ โดยมีอุปสรรคทางเทคนิค ลอจิสติกส์ และการเงินมากมายที่ต้องเอาชนะการผลิต He-3 เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและมีราคาแพง และมีไอโซโทปที่มีอยู่อย่างจำกัดนอกจากนี้ การขนส่ง He-3 จากไซต์การผลิตไปยังไซต์การใช้งานปลายทางถือเป็นงานที่ท้าทาย และทำให้ซัพพลายเชนซับซ้อนยิ่งขึ้นไปอีก

แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ ข้อได้เปรียบที่เป็นไปได้ของ He-3 ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมทำให้เป็นการลงทุนที่คุ้มค่า นักวิจัยและบริษัทต่างๆ ยังคงสำรวจวิธีที่จะทำให้การผลิตและการใช้งานเป็นจริงการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของ He-3 และการใช้งานในควอนตัมคอมพิวเตอร์ถือเป็นคำมั่นสัญญาสำหรับอนาคตของสาขาที่เติบโตอย่างรวดเร็วนี้