Квантовые компьютеры можно создать с помощью дефектных алмазов

Москва, 10:22, 11 Апр 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Алмазы с небольшими огрехами могут сыграть решающую роль в будущих квантовых технологиях. В течение некоторого времени исследователи в техническом университете Вены изучают квантовые свойства дефектных алмазов, и им удалось соединить два таких алмаза друг с другом. Это является важной предпосылкой для разработки новых высокочувствительных датчиков и переключателей для квантовых компьютеров.

Квантовые состояния очень хрупкие и разрушаются очень быстро. По этой причине проводятся исследования с целью определения квантовых систем, которые могут быть использованы для технических приложений, о чем уже сообщал Ftimes.ru

«Алмазы с очень специфическими дефектами являются потенциальным кандидатом для создания квантовых компьютеров в реальности», — говорит профессор Йоханнес Майер. Чистый алмаз состоит только из атомов углерода. В некоторых алмазах, однако, могут быть точки, где есть атом азота вместо атома углерода и в атомной структуре алмаза есть аномалия, где нет атома — это называется «вакансия». Такой дефект, состоящий из атома азота и вакансии, образует квантовую систему с очень длительным состоянием, что делает эти конкретные недостатки алмазов идеально подходящими для квантовых экспериментов.

Важна возможность объединения таких квантовых систем, которая до сих пор практически не применялась для алмазов, поскольку взаимодействие между двумя такими азотно-вакансионными дефектами крайне слабо и составляет всего около 10 нанометров.

Однако это было достигнуто с помощью сверхпроводящего квантового чипа, который производит микроволновое излучение. Ученые в техническом университете Вены проводят исследование, каким образом алмазами можно манипулировать с помощью микроволн, попутно манипулируя квантовым состоянием алмазов.

Исследователям удалось сделать следующий шаг: они смогли соединить два разных алмаза, по одному на каждом конце чипа, что вызывает взаимодействие между двумя алмазами. Это взаимодействие опосредуется СВЧ-резонатором в чипе между ними. Здесь резонатор играет ту же роль, что шины данных в обычном компьютере.

Соединение между двумя алмазами можно включать и выключать, выборочно поворачивая оба алмаза относительно друг-друга под определенным углом. Кроме того, магнитное поле при этом играет решающую роль — если оба алмаза выровнены под тем же углом в пределах магнитного поля, тогда они могут быть соединены с помощью квантовой физики.