După fuziunea nucleară, heliul III joacă un rol decisiv într-un alt domeniu viitor.

Heliul-3 (He-3) are proprietăți unice care îl fac valoros în mai multe domenii, inclusiv energia nucleară și calculul cuantic. Deși He-3 este foarte rar, iar producția este dificilă, acesta promite mult pentru viitorul calculului cuantic. În acest articol, vom analiza în detaliu lanțul de aprovizionare cu He-3 și utilizarea sa ca agent frigorific în computerele cuantice.

Producția de heliu 3

Se estimează că heliul 3 există în cantități foarte mici pe Pământ. Se crede că cea mai mare parte a He-3 de pe planeta noastră este produsă de soare și de alte stele și se crede, de asemenea, că este prezent în cantități mici în solul lunar. Deși cantitatea totală de He-3 la nivel global este necunoscută, se estimează că este în jur de câteva sute de kilograme pe an.

Producerea de He-3 este un proces complex și dificil care implică separarea He-3 de alți izotopi ai heliului. Principala metodă de producție este prin iradierea zăcămintelor de gaze naturale, producând He-3 ca produs secundar. Această metodă este solicitantă din punct de vedere tehnic, necesită echipamente specializate și este un proces costisitor. Costul producerii de He-3 a limitat utilizarea sa pe scară largă, acesta rămânând o marfă rară și valoroasă.

Aplicații ale heliului-3 în calculul cuantic

Calculatoarea cuantică este un domeniu emergent cu un potențial enorm de a revoluționa industrii variind de la finanțe și asistență medicală până la criptografie și inteligență artificială. Una dintre principalele provocări în dezvoltarea computerelor cuantice este necesitatea unui agent frigorific pentru a răci biții cuantici (qubiți) la temperatura lor optimă de funcționare.

He-3 s-a dovedit a fi o alegere excelentă pentru răcirea qubiților din computerele cuantice. He-3 are mai multe proprietăți care îl fac ideal pentru această aplicație, inclusiv punctul său de fierbere scăzut, conductivitatea termică ridicată și capacitatea de a rămâne lichid la temperaturi scăzute. Mai multe grupuri de cercetare, inclusiv un grup de oameni de știință de la Universitatea din Innsbruck din Austria, au demonstrat utilizarea He-3 ca agent frigorific în computerele cuantice. Într-un studiu publicat în revista Nature Communications, echipa a arătat că He-3 poate fi utilizat pentru a răci qubiții unui procesor cuantic supraconductor la o temperatură optimă de funcționare, demonstrându-i eficacitatea ca agent frigorific pentru calculul cuantic.

Avantajele heliului-3 în calculul cuantic

Există mai multe avantaje ale utilizării He-3 ca agent frigorific într-un computer cuantic. În primul rând, oferă un mediu mai stabil pentru qubiți, reducând riscul de erori și îmbunătățind fiabilitatea computerelor cuantice. Acest lucru este deosebit de important în domeniul calculului cuantic, unde chiar și erorile mici pot avea un impact major asupra rezultatului.

În al doilea rând, He-3 are un punct de fierbere mai scăzut decât alți agenți frigorigeni, ceea ce înseamnă că qubiții pot fi răciți la temperaturi mai scăzute și pot funcționa mai eficient. Această eficiență sporită ar putea duce la calcule mai rapide și mai precise, făcând din He-3 o componentă importantă în dezvoltarea computerelor cuantice.

În cele din urmă, He-3 este un agent frigorific netoxic și neinflamabil, mai sigur și mai ecologic decât alți agenți frigorigeni, cum ar fi heliul lichid. Într-o lume în care preocupările legate de mediu devin din ce în ce mai importante, utilizarea He-3 în calculul cuantic oferă o alternativă mai ecologică, care ajută la reducerea amprentei de carbon a tehnologiei.

Provocările și viitorul heliului-3 în calculul cuantic

În ciuda avantajelor evidente ale He-3 în calculul cuantic, producția și furnizarea de He-3 rămâne o provocare majoră, cu numeroase obstacole tehnice, logistice și financiare de depășit. Producția de He-3 este un proces complex și costisitor, iar stocul disponibil al izotopului este limitat. În plus, transportul He-3 de la locul de producție la locul de utilizare finală este o sarcină dificilă, ceea ce complică și mai mult lanțul de aprovizionare.

În ciuda acestor provocări, avantajele potențiale ale He-3 în domeniul calculului cuantic îl fac o investiție utilă, iar cercetătorii și companiile continuă să exploreze modalități de a face din producția și utilizarea sa o realitate. Dezvoltarea continuă a He-3 și utilizarea sa în calculul cuantic sunt promițătoare pentru viitorul acestui domeniu în creștere rapidă.


Data publicării: 20 februarie 2023