Алмазный квантовый компьютер

12.04.2012

Ученые из Университета Южной Калифорнии создали квантовый компьютер на основе алмаза, преодолев проблему декогеренции - "шума", который является одним из самых главных технических препятствий на пути создания квантовых компьютеров.

Современные квантовые компьютеры, как правило, очень малы и пока не могут конкурировать в быстродействии с традиционными компьютерами. Эксперимент американских ученых показывает жизнеспособность твердотельных квантовых компьютеров, которые, в отличие от современных опытных образцов на жидкой основе, могут быть масштабированы и применяться на практике. Ученые создали алмазный квантовый компьютер с двумя квантовыми битами, так называемыми кубитами. В отличие от традиционных битов, которые работают с состояниями "1" или "0", квантовый компьютер может работать, как с "1" и "0", так и с обоими состояниями одновременно. Это называется состоянием суперпозиции и позволяет квантовым компьютерам выполнять миллионы вычислений одновременно.

Как и все алмазы, алмаз, используемый в эксперименте, имел примеси. В ювелирном деле чем больше примесей, тем менее ценен алмаз, поскольку это снижает его блеск и прозрачность. Однако для квантового компьютера примеси, наоборот, полезны. Так, спин ядра азота внутри алмаза стал первым кубитом, а электрон - вторым. Электроны меньше ядер и выполняют вычисления гораздо быстрее, но они также подвержены более быстрой декогеренции. Кубит на основе ядра (которое по размеру больше электрона) работает гораздо стабильнее, хоть и медленнее. Благодаря использованию ядра в качестве кубита время декогеренции удалось растянуть на миллисекунды, чего достаточно для надежных вычислений.

Хотя твердотельные вычислительные системы существовали и раньше, американским ученым впервые удалось "встроить" в нее защиту от декогеренции и сделать важный шаг на пути к применению квантовых компьютеров. Команда исследователей доказала, что их система действительно работает в квантовом режиме и практически полностью соответствует алгоритму Гровера.

<< Назад: Прозрачный чип памяти 12.04.2012

>> Вперед: У Земли есть свои минилуны 11.04.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Квантовое трение в составленном графене 15.08.2025 Группа исследователей из Института химической физики Ланьчжоу под руководством профессора Чжан Цзюньяня и доцента Гун Чжэньбина смогла впервые зафиксировать квантовое трение в составленном графене. Используя высокоточную наноманипуляцию, ученые создали контролируемые сгибы графена с разной кривизной и числом слоев, что дало возможность исследовать трение на уровне отдельных атомов. Результаты эксперимента оказались неожиданными: трение в местах сгибов графена не увеличивалось пропорционально количеству слоев, как можно было бы предсказать на основе классических представлений. Вместо этого наблюдалась сложная нелинейная зависимость, при которой с увеличением толщины трение порой даже уменьшалось. Такое поведение указывает на важную роль квантовых эффектов, которые традиционные модели не учитывают. Суть открытого феномена квантового трения состоит в том, что внутренние деформации материала влияют на движение электронов, переводя их в особые энергетические состояния - так называемые псевдоровни Ландау. В результате уменьшается рассеивание энергии в виде тепла, что ведет к снижению силы трения между жесткими поверхностями. Эксперимент проводился при сверхнизких температурах на системе из графена, что позволило уловить тонкие квантовые явления. В дальнейшем команда планирует изучить возможность проявления квантового трения в других материалах и при более высоких температурах. Такие исследования важны для развития технологий наноэлектроники и квантовых вычислений, где минимизация потерь энергии критична. Данное открытие имеет фундаментальное значение, поскольку впервые экспериментально подтверждает существование квантового трения между твердыми телами. Это расширяет понимание взаимодействия материалов на самом мелком уровне и открывает новые горизонты в управлении трением и тепловыми потерями.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026