Тонкие алмазные листы с микроскопическими отверстиями, заполненными азотом, могут стать ключевым моментом в создании квантовых суперкомпьютеров следующего поколения, которые будут обладать несравнимой с современными компьютерами мощностью и будут "щелкать как семечки" такие ресурсоемкие задачи, как криптографическая защита, моделирование погоды и разработка новых лекарственных препаратов.
Азот в составе алмазов встречается очень часто, именно он придает некоторым камням желтоватый оттенок. В течение многих лет ученые использовали такие естественные алмазы для изучения различных аспектов квантовой механики. Но, создание квантового суперкомпьютера, реализованного на алмазах, требует гораздо большей точности изготовления, чем это может предложить природа. И ученые достаточно долго искали способ создания четкой шаблонной решетки полостей, заполненных азотом, внедренных в структуру идеального кристалла алмаза.
Реализовать необходимую структуру алмаза удалось ученым из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, вместе с их коллегами из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. Ученые использовали луч ионов, который сначала выбивал два атома углерода из кристаллической решетки алмаза. Затем, с помощью другого ионного луча на место двух атомов углерода внедрялся один атом азота. За одну секунду времени работы установки в алмаз внедрялось около 4 тысяч атомов азота, а за одну минуту обрабатывалась алмазная пластина, площадью в несколько десятков квадратных сантиметров. Как видите, для создания структуры упорядоченных дефектов кристаллической решетки не использовалось очень сложных и дорогостоящих методов.
Ключом к реализации квантовых вычислений является один свободный от связи электрон, который остается при внедрении атома азота в структуру алмаза. Вращение этого электрона позволяет не только хранить уровни логической единицы и нуля, а еще дополнительную информацию, закодированную в направлении вращения этого электрона.
По мнению некоторых экспертов в области квантовых вычислений алмазы никогда не считались серьезными кандидатами на использование их в качестве основы для создания квантовых суперкомпьютеров. И теперь, благодаря вышеуказанным исследованиям, они получили второй шанс и могут стать основными кандидатами для квантовых вычислений.
Результаты этих исследований и комментарии специалистов размещены в последнем выпуске журнала ACS Nano Letters.
Источник: dailytechinfo
|
