Японские исследователи разработали систему производства алмазов с очень высокой степенью чистоты. Их цель - использовать их в качестве компонентов для квантовых компьютеров, благодаря их особым свойствам, связанным с хранением информации. Полученные алмазы могут хранить эквивалент одного миллиарда дисков Blu-ray на диске диаметром всего 5 сантиметров.
Квантовый компьютер опирается на принципы квантовой физики для выполнения своих вычислений. Квантовая физика - это наука, изучающая поведение материи и света на микроскопическом, или атомном, уровне. Действительно, наблюдая за материей в таких масштабах, ученые постепенно обнаружили, что она ведет себя совершенно неинтуитивно по сравнению с классической физикой. Именно изучение этих форм поведения позволило выявить новые физические принципы. Они исследуются и по сей день. Одно из конкретных применений этой физики - создание квантовых компьютеров.
Любой классический компьютер основан на двоичной системе счисления - "битах". Бит является основной единицей информации. Бит может находиться в состоянии 0 или 1, и именно на этих 0 и 1 основаны все более сложные коды в компьютерах, составляющие программы. В квантовом компьютере используются "кубиты". Они могут быть как 0, так и 1, в суперпозиции состояний. Это известно как "квантовым принципом суперпозиции".
Более конкретно, то, что называется "кубитами", на самом деле является атомами, которые "организованы" различными способами так, чтобы они взаимодействовали друг с другом и переходили в квантовые состояния, необходимые компьютеру. Используются различные типы атомов и различные системы. Например, существуют "магнитные ловушки" для положительных ионов. Алмаз - еще одна перспективная система хранения кубитов, исследования которой ведутся уже несколько лет.
Особый дефект в структуре кристалла, известный как "азотно-лаковый центр", или NV, может быть использован для хранения данных в виде квантовых битов. "NV-центр состоит из атома азота и соответствующей щели в решетке алмаза. Этот NV-центр может формировать крошечные магнитные силы и функционировать как квантовая память на атомном уровне", — объясняют исследователи. Однако эта система сталкивается с некоторыми трудностями. Именно атом азота обеспечивает его работу. Однако слишком большое количество азота в алмазе нарушает его возможности квантовой памяти. В идеале, следовательно, нам нужно создать очень чистый алмаз, но достаточно большой, чтобы обеспечить "место для хранения". Но это нелегкая задача.
Обычно (не природные) алмазы изготавливаются путем выращивания кристаллов на плоской поверхности - подложке. Но если они слишком большие, то могут легко треснуть под нагрузкой. Поэтому на этот раз исследователи применили другой метод. Они использовали не плоскую поверхность, а поверхность в форме лестницы, чтобы по-разному распределить напряжение и избежать растрескивания.
Таким образом, им удалось создать алмаз размером чуть более пяти сантиметров с очень высокой степенью чистоты. Они назвали его Kenzan Diamond. По их словам, по объему памяти он может хранить эквивалент миллиарда дисков Blu-ray. Для сравнения, однослойный диск Blu-ray вмещает 25 Гб данных. Таким образом, емкость хранилища алмаза составит 25 экзабайт, что, по словам компании, "эквивалентно всем мобильным данным, распространенным в мире за один день".
Комментарии