Алмаз
Алмаз
pixabay.com

Квантовые компьютеры, о которых так мечтает мир, можно создать на основе алмазов. «Такие алмазы могут работать в качестве элементов для оптических квантовых сетей, сверхчувствительных сенсоров», — заверяет сотрудник Российского квантового центра (РКЦ) и научный сотрудник Физического института им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН) Денис Сукачев.

Квантовые компьютеры принципиально отличаются от существующих. Их вычислительные элементы — кубиты — построены на основе квантовых объектов: ионов, охлажденных атомов или фотонов. Свойства этих элементов позволяют квантовым компьютерам одновременно делать множество вычислений. Такие машины смогут справляться с задачами, для решения которых самым мощным классическим компьютерам потребовались бы миллиарды лет.

Разработку уникальной технологии ведут российские ученые в сотрудничестве с Гарвардским университетом. Им удалось создать кубит и оптический транзистор на основе алмазов с «включенными» в них атомами кремния. Почему это важно? Сегодня существует проблема неустойчивости кубитов. Они быстро теряют свои состояния, и вычислительные операции не удается провести. Группе ученых под руководством члена международного совета РКЦ, профессора Михаила Лукина, удалось показать, что алмазы с кремниевыми «вставками» могут быть хорошей альтернативой сверхпроводящим кубитам. В таких алмазах есть дефекты кристаллической решетки — один из атомов углерода заменен атомом кремния.

«Это по сути ион, который уже захвачен, находится в твердом теле, в кристаллической решетке… Такой ион может «работать» в оптическом диапазоне — то есть ему не нужен интерфейс для преобразования «микроволновых данных» в «оптические», — объяснил Сукачев преимущества российской разработки.

Удалось экспериментально привести кремниевые вставки алмазов в состояние так называемой «запутанности», что необходимо для квантовых вычислений. Были получены два запутанных кубита — главных строительных элементов для многих схем обработки квантовой информации. Впервые ученым удалось создать оптический транзистор на основе таких алмазов — управляющий лазерный импульс смог переключить кремниевый дефект в алмазе в иное состояние и «запереть» контрольный фотон. Специалисты убеждены — первые полноценные квантовые компьютеры будут созданы на базе алмазов.