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圖/本報AI製圖(示意圖)
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·5 months ago·責任編輯
#量子電腦#氦-3#冷卻技術#科技前沿#資源短缺
圖/本報AI製圖(示意圖)
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商傳媒|責任編輯/綜合外電報導
摘要

量子電腦發展受氦-3資源短缺挑戰,極低溫冷卻成本飆升。全球正掀起「冷淘金熱」,各國尋求替代方案,甚至考慮從月球開採氦-3,以確保量子計算的未來發展。

隨著全球在量子科技領域的競爭白熱化,確保量子電腦穩定運作所需的極低溫冷卻技術,正因關鍵稀有資源「氦-3」的短缺而面臨嚴峻挑戰。這項資源瓶頸已在全球引發一場尋求替代方案的「冷淘金熱」。

要讓如 Google、微軟(Microsoft)和 IBM 等公司開發的超導量子電腦穩定運行,其量子位元必須冷卻至接近絕對零度(約零下273°C)。目前業界主要依賴稀釋冷凍機(dilution refrigerator)來達到這些超低溫條件,而氦-3正是其核心冷媒。芬蘭廠商 Bluefors Oy 作為全球最大的稀釋冷凍機供應商,其為超過 1,000 個量子位元設計的大型冷卻平台,也需要大量氦-3。

然而,氦-3在地球上極為稀有,主要作為核武器中氚衰變的副產品,因此供應高度仰賴擁有核武的國家,例如美國能源部(U.S. Department of Energy, DOE)和俄羅斯。氦-3的成本極高,每公升氣體價格介於 1,000 至 20,000 美元之間,液化後其體積甚至不到一茶匙。一台稀釋冷凍機可能需要多達 180 公升的氦-3,即使僅使用 10 公升,成本就高達 20 萬美元,接近冷凍機本身 60 萬美元定價的三分之一。隨著量子電腦規模不斷擴大,冷卻成本預計將持續攀升。

為解決這項資源危機,全球各研究機構與新創公司正積極尋找替代方案。美國國防高等研究計劃署(DARPA)已於今年一月緊急徵求不使用氦-3的模組化極低溫冷卻技術提案。今年二月,《自然》(Nature)期刊刊登中國研究團隊的報告,內容介紹一種無需氦-3即可達到超低溫的磁性金屬冷卻材料。德國新創公司 Qutar 也於上個月宣布,其利用磁場從磁性材料中提取熱量的磁冷卻技術,成功在連續運作下維持接近絕對零度的超低溫,且不需使用氦-3。

此外,芬蘭阿爾托大學(Aalto University)與芬蘭VTT技術研究中心(VTT Technical Research Centre)的研究人員,正致力於將冷卻技術直接整合到量子晶片中。同時,考量到月球蘊藏豐富的氦-3資源,Bluefors Oy 更已與美國新創公司 Interlune Corporation 簽訂協議,預計從 2028 年至 2037 年間,每年從月球獲取多達 10,000 公升的氦-3,這項交易總值預估達 3 億美元。這場量子冷卻技術的「冷淘金熱」,正加速推動全球科技前沿的創新步伐。


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