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稀有气体氦-3:量子计算的关键制冷剂

时间: 2025-05-11 14:36:12 作者: BB贝博APP体育官网下载

  2024年,量子科技在全世界内迎来了重大突破,相关研究持续在应用层面落地,“量子科技”亦入选“2024年度十大科技名词”。

  2025年1月17日,工信部办公厅发布《关于组织并且开展2025年未来产业创新任务揭榜挂帅工作的通知》,其中量子科技作为重点领域之一,围绕量子计算、量子通信、量子精密测量三大方向部署17项揭榜任务,推动量子科技在医疗、交通、能源、金融等领域应用落地。

  如果把量子科技比作一架“飞机”,那么量子计算就等于飞机的“发动机”,量子通信就等于飞机的“无线电”,量子测量就等于飞机的“雷达”。量子计算是利用量子技术获取更强算力,量子通信是利用量子技术获得更安全通信,量子测量是利用量子技术获得更精准的测量。

  量子计算与超级计算、智能计算的融合发展正成为现实。全球主要国家正在加快布局建立量子经典协同计算平台。市场咨询机构IDC预计,在量子计算领域,全球投资金额预计从2022年的11亿美元增长到2027年的76亿美元,五年复合年增长率达48.1%。全球主流国家纷纷布局。截至2023年10月,各国规划量子技术投资金额超过280亿美元。

  2023年,国际商业机器公司(IBM)在加拿大、西班牙的超算中心部署127比特量子计算机。欧盟将6台高性能量子计算机集成到捷克、法国、德国、意大利、波兰和西班牙的各个超算中心,组成欧洲的量子计算网络。日本理化学研究所(RIKEN)在日本产的64比特超导量子计算机和超级计算机“富岳”之间建立通信链路。

  2024年,中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”成功接入上海超算中心、国家超算郑州中心、长三角枢纽芜湖集群,软件层面实现不同算力的弱耦合。合肥先算中心率先在国内启动超量融合中心建设,即将试点部署真实量子计算机。各国积极发展应用生态,“量子实用”随时有可能爆发。全球有超过100个企业案例活跃在能源、医疗保健、金融、汽车、航空航天、物流等行业。

  我国政府也不断出台政策,中央和地方加大投入力度,发展量子技术,推进量子产业高质量发展。据量子大观了解,此前2016年、2018年、2021年的政府工作报告,均提及了量子技术,肯定其发展成绩。《“十四五”规划》和《2035年远大目标纲要》明白准确地提出,要瞄准量子信息等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科学技术项目。

  制造实用的量子计算机依然面临挑战。外界微小扰动或“热量”分子振动都可能会引起量子比特发生“退相干”,阻碍量子计算的发展。为客服这一难题,量子计算机必须被冷却至接近绝对零度的温度,而氦-3(helium-3)的稀有特性使其成为这一过程中的关键制冷剂。

  稀释制冷机之于量子计算机,正如光刻机之于半导体,其地位不言而喻。然而,这种关键技术并非没有挑战,其中最突出的问题并非技术本身,而是稀缺资源氦-3(helium-3)的供应。这种无色透明的稀有气体市场行情报价约为每升2500美元,随着超导量子计算机技术、核能、MRI、半导体制造、光纤生产以及稀释制冷机等对杂质极度敏感的领域推动,氦-3(helium-3)将存在巨大的市场潜力。

  2021年12月7日,液化空气集团曾与Laurentis Energy Partners达成长期协议,生产和分销氦-3。基于此,液化空气能够向世界各地的客户交付大量氦-3。

  2025中国国际气体工业博览会(2025气博会)将于4月16日至18日在无锡太湖国际展览中心举办,同期召开的2025亚太氦气大会特邀液化空气集团氦气业务原美洲区总裁Richard Brook亲临演讲《氦-3来源、使用及市场分析》。Richard Brook曾负责公司全球氦气采购等氦气供应链管理工作,掌握全球主要的氦气资源并具有专业的氦气市场分析能力。