Российские физики придумали новый способ сделать из алмаза компьютер

Сотрудники совместной лаборатории ФИАН и РКЦ создали новую модель квантового компьютера на кристалле алмаза и предложили способ перезаписи данных в такой "ЭВМ".

МОСКВА, 16 янв — РИА Новости. Сотрудники совместной лаборатории Физического института имени Лебедева Российской академии наук (ФИАН) и Российского квантового центра (РКЦ) создали новую модель квантового компьютера на кристалле алмаза и предложили способ перезаписи данных в такой "ЭВМ", сообщает агентство научной информации "ФИАН-Информ".

Квантовый компьютер — вычислительное устройство, использующее в своей работе квантовомеханические эффекты. Принципиальным отличием таких компьютеров от традиционных является использование квантовых систем с двумя возможными состояниями (так называемых квантовых битов, кубитов) вместо двоичной системы представления информации в виде 0 и 1. Кубитом может быть спин электрона, принимающий состояния, условно называемые "верх" и "низ". Для своей работы компьютеры должны "уметь" менять состояние спина (это процесс записи информации) и отслеживать это изменение (это процедура считывания информации).

Новая идея

Ученые из ФИАНа и РКЦ создали несколько кубитов, используя кристаллы алмаза, имеющие так называемые центры окраски (NV-центры). В них вместо одного атома углерода находится атом азота, а один соседний атом отсутствует. Такие кристаллы алмазов популярны у ученых, занимающихся созданием квантовых компьютеров. Преимущество "алмазных" кубитов в том, что с их помощью можно "изолировать" квантовую информацию от внешней среды, не используя для этого охлаждение.

© Фото : ФИАН-информ

В данном случае кубитом стал суммарный спин всех электронов, "задействованных" в NV-центрах.

"По свечению NV-центра вы можете определять его состояние. Если он в состоянии ноль, то светится более ярко. Если он в состоянии единичка, то — менее ярко. У него есть возможность определить, где он был просто по яркости. Как если бы у вас были две лампочки ноль и единичка", — пояснил старший научный сотрудник ФИАН, руководитель группы Квантовых симуляторов и интегрированной фотоники РКЦ Алексей Акимов, который цитируется в сообщении.

Как управлять информацией

Манипулировать информацией в такой системе можно с помощью радиочастотного поля.

"Между двумя состояниями ноль и единица, прикладывая импульс, можно организовывать промежуточные состояния, либо полный переход из одного состояния в другое. Все зависит от длительности импульса, обычно эта длительность порядка десятков наносекунд", — отмечается в сообщении.

"Но это было бы не так интересно, если бы мы не могли использовать ядерный спин. Благодаря тому, что центр окраски и ядерный спин (изотопа углерода) С-13 могут находиться рядом, между ними возникает магнитное взаимодействие, которое позволяет переписывать информацию с электронного на ядерный спин и обратно. Так как ядерный спин намного меньше взаимодействует с внешним миром, то он является более изолированной, более долговременной, памятью. В ядерном спине информация может храниться намного дольше, это значение может достигать секунд", — добавил Акимов.

Российский квантовый центр — международная научно-исследовательская организация, работающая в области квантовой физики. В рамках квантового центра, в частности, планируется разработать безопасные сети передачи данных, новые материалы с заданными свойствами, субмикронные оптические транзисторы, системы высокочастотной оптической электроники. РКЦ является участником проекта "Сколково".

РКЦ и ФИАН в 2011 году подписали меморандум о сотрудничестве, в рамках которого стороны будут совместно вести исследования и работать по подготовке высококвалифицированных российских специалистов в области квантовых технологий.