To, że Chiny i Stany Zjednoczone brutalnie ze sobą rywilizują w świecie technologii wiadomo od dawna. Oba kraje są obecnie liderami w rozwoju zarówno technologii klasycznych, jak i kwantowych. Nic zatem dziwnego, że każdy z nich robi wszystko, aby wyprzedzić swojego rywala, wykorzystując do tego także możliwość nakładania ograniczeń na wykorzystanie niektórych technologii, czy też ograniczeń w dostawie niezbędnych surowców.
Jednym z problemów, przed którymi stoją chińscy naukowcy, jest dostęp do helu, który jest kluczowym chłodziwem w tworzonych układach chłodzenia kwantowego. Szczególnie istotny jest tutaj hel-3, który wykorzystywany jest w układach chłodzenia stosowanych w ekstremalnych warunkach. Problem w tym, że ów pierwiastek Chiny muszą importować, głównie z Rosji i Stanów Zjednoczonych. Te dwa kraje odpowiadają za 94 proc. helu wykorzystywanego w Chinach.
Nic zatem dziwnego, że naukowcy od dawna poszukiwali alternatywy dla helu, która byłaby w stanie zdjąć z Chin brzemię uzależnienia od dostaw ze Stanów Zjednoczonych.
Czytaj także: W laboratorium po raz pierwszy powstał fenomen: dwuwymiarowe ciało nadstałe. Do czego można je wykorzystać?
Wraz z rozwojem komputerów kwantowych, w Chinach rośnie zapotrzebowania na specjalistyczne urządzenia chłodzące (ang. dilution refrigerators), które są niezbędne do tworzenia odpowiednich warunków do prowadzenia skomplikowanych obliczeń kwantowych. Problem w tym, że większość urządzeń tego typu pochodzi ze Stanów Zjednoczonych. Zależność Chin od importu helu z tego kraju znacząco komplikuje sytuację naukowców starających się rywalizować technologicznie ze swoim dostawcą.
Zespół naukowców z Chińskiej Akademii Nauk postanowił zmierzyć się z problemem niedoboru helu, poszukując materiału zdolnego do osiągania dużych zmian poziomów energii w trakcie przechodzenia między kolejnymi stanami skupienia. W trakcie swoich eksperymentów badacze odkryli nietypowy materiał magnetyczny na bazie kobaltu, który występuje w formie tzw. ciała nadstałego. Materiał ten wykazuje jednocześnie właściwości ciała stałego i ciekłego, dzięki czemu może stanowić interesującą alternatywę dla helu.
Jak zaobserwowali naukowcy, materiał w stanie nadstałym schładza się do temperatury poniżej jednego kelwina, a tym samym umożliwia osiągnięcie ultraniskiej temperatury (w fizyce tak określa się przedział od 0 do 4,2K), której osiągnięcie jest niezbędne do prawidłowego prowadzenia obliczeń kwantowych.
Niedobór helu, zwłaszcza helu-3, znacząco utrudnia Chinom osiągnięcie supremacji w świecie technologii kwantowych. W 2022 roku aż 94% helu do Chin importowano z Rosji i Stanów Zjednoczonych. Odkrycie materiału, który mógłby go zastąpić, jest zatem niezwykle istotne dla przyszłości rozwoju komputerów kwantowych.
Badacze jednocześnie podkreślają, że znajdują się dopiero na początku badań nad tym materiałem i choć potencjalnie może on w przyszłości wyeliminować konieczność polegania na helu, to wymaga jeszcze wielu badań, zanim będzie można go wykorzystać w zastosowaniach komercyjnych.
Naukowcy z Pekinu poczynili już istotne postępy w replikowaniu i wykonywaniu swoich eksperymentów. Nie zmienia to jednak faktu, że nowo odkrytego materiału trzeba używać w środowisku o temperaturze około czterech kelwinów, a zatem przed badaczami jeszcze sporo wyzwań inżynieryjnych, zanim możliwe będzie szerokie przejście z helu na zupełnie nową technologię.
Odkrycie nowego materiału nadciekłego stanowi ogromny krok na drodze do odkrycia alternatywy dla systemów chłodzenia opartych na helu. Naukowcy mają nadzieję, że inne zespoły także zaczną pracować nad poszukiwaniem innych materiałów występujących w stanie nadstałym, które mogą przyspieszyć rozwój technologiczny, nie tylko w dziedzinie komputerów kwantowych.