За синтетическими алмазами будущее!

Наука и жизньНаука

Алмазные решения для квантовых задач

Алексей Лагутенков

Необработанные синтетические алмазы, полученные по технологии HPHT. Эти красивые кристаллы годятся лишь для ювелирной промышленности. Съёмка под микроскопом, увеличение 40×. Фото Алексея Лагутенкова

Приблизительно за пятьсот лет до нашей эры человечество открыло для себя минерал, на постижение природы которого ушло почти две тысячи лет. По сравнению с иными драгоценными камнями он выглядел довольно скромно, поскольку его трудно было отполировать, разрезать и даже поцарапать другим материалом — настолько он был твёрд. Его даже расколоть удавалось не всегда. Древние греки назвали этот камень «адамас», что означает «неодолимый» или «неразрушимый». Нам он известен как алмаз.

В 1772 году великий французский учёный Антуан Лавуазье сфокусировал лучи солнца на алмазном кристалле и полностью сжёг его, получив углекислый газ. Тем самым он наглядно доказал, что алмаз имеет ту же природу, что и уголь, используемый для топки печей.

В то время огранённые алмазы — бриллианты — уже стоили дорого, поэтому на протяжении XVIII и XIX веков толпы химиков, физиков и магистров магии неустанно портили тонны каменного угля и прочих горючих материалов, безуспешно пытаясь превратить их в алмазы. Тогда вряд ли кому-то могло прийти в голову, что этот драгоценный минерал формируется в недрах Земли на глубинах 150—800 км, при давлении почти в 50 000 атм и температурах 1100—1800оС. На осознание этого факта людям понадобилось почти два столетия.

Первые искусственные алмазы синтезировали в 1950-х годах почти одновременно в Европе, США и СССР. Кристаллы получались мелкие и низкокачественные, но никто и не думал использовать те искусственные алмазы для ювелирного дела. Тогда мир нуждался в абразивах, и вряд ли какой-то другой материал лучше подходил для этих целей. Всего было изобретено четыре технологии синтеза алмазов, но лишь две из них имеют важное промышленное значение: HPHT (от англ. high pressure high temperature — синтез при высоком давлении и высокой температуре в специальных прессах) и CVD (от англ. chemical vapor deposition — химическое осаждение из газовой фазы в особых реакторах при пониженном давлении).

Научные знания ХХ века дали людям понимание, что алмаз — это гораздо больше, чем просто блестящая вставка в золотом колечке. Исключительная теплопроводность и отсутствие электрической проводимости этого минерала позволяют использовать его как идеальный теплоотвод в микроэлектронике. Линзы, созданные из алмаза, способны выдержать высокие температуры и огромные дозы радиации. Впрочем, наиболее интересные свойства «неразрушимого» были открыты лишь в XXI веке. Исследования последних лет говорят о том, что этот минерал может стать основой очень мощного квантового вычислителя.

Обычный компьютер имеет дело с единицей информации, называемой «бит». Это одноразрядная информационная ячейка, работающая по принципам двоичной системы исчисления и принимающая всего два значения: «0» или «1». В традиционной полупроводниковой электронике они реализованы на базе кремниевых транзисторов. Но количество информации, генерируемой человечеством, растёт с каждым годом всё быстрее, и никакие, даже самые мощные классические вычислительные машины не могут преуспеть в этой гонке. Однако теоретически возможны устройства, способные почти мгновенно обработать гигантские объёмы информации и дать ответ, — «квантовые компьютеры».

Статья не ставит задачу объяснить принципы работы квантовых компьютеров, заметим только, что они используют законы квантовой механики, и это делает их работу принципиально отличающейся от классических компьютеров. Они используют так называемые квантовые биты — «кубиты», которые способны вмещать больше информации: не только ноль и единицу, но и промежуточное значение, которое называется «суперпозиция» (см. «Наука и жизнь» № 1, 2001 г.).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
Попытка взлома: почему заговорили о смерти программ МВА? Попытка взлома: почему заговорили о смерти программ МВА?

Бизнес-образование не может быть одновременно дешевым, быстрым и качественным

Forbes
Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
«Писатель, как змея, должен менять кожу» «Писатель, как змея, должен менять кожу»

Павел Басинский представляет свое «Любовное чтиво»

Огонёк
Драгоценное зернышко Драгоценное зернышко

Золотодобыча в современных условиях

Популярная механика
Как раскрутиться в TikTok: пошаговая инструкция от продюсера самых популярных русскоязычных блогеров Как раскрутиться в TikTok: пошаговая инструкция от продюсера самых популярных русскоязычных блогеров

Почему TikTok нужно завести прямо сейчас и как сделать контент вирусным

Forbes
Зимний город Зимний город

Эти люди разрабатывают беспилотные автомобили, пригодные для российского климата

Популярная механика
Как идентифицировали останки Николая II и его семьи по ДНК Как идентифицировали останки Николая II и его семьи по ДНК

На то, чтобы распутать дело убийства Романовых, ушло почти целое столетие

Популярная механика
Метавселенные Метавселенные

Главная технология и тренд этого года – виртуальные вселенные, или метавселенные

Популярная механика
Шум воды и ветра заставил горных колибри общаться на рекордно высоких частотах Шум воды и ветра заставил горных колибри общаться на рекордно высоких частотах

Что показало новое исследование высокогорных ореад

N+1
Во все легкие Во все легкие

Жители хорватского полуострова Истрия нашли путь к счастью

Вокруг света
Что делать, если потерял смысл жизни: главные способы преодолеть апатию Что делать, если потерял смысл жизни: главные способы преодолеть апатию

Как вырваться из омута отчаяния

Playboy
Несносные кумиры Несносные кумиры

Почему в Германии Маркс и Бисмарк более спорные фигуры, чем Тельман?

Огонёк
Рассмешили весь мир: женщины-комики, которые не боятся жестко шутить над другими Рассмешили весь мир: женщины-комики, которые не боятся жестко шутить над другими

Эти женщины могут шутить на самые острые темы

Cosmopolitan
Новая этика в открытом космосе Новая этика в открытом космосе

Василий Корецкий о «Крови машин»

Weekend
Аллергия на солнце: как защитить кожу и что делать, если она пострадала Аллергия на солнце: как защитить кожу и что делать, если она пострадала

Разбираемся, что нужно знать, чтобы распознать и убрать фотодерматит

РБК
12 ситуаций, которые почему-то постоянно случаются в кино, но никогда — в реальной жизни 12 ситуаций, которые почему-то постоянно случаются в кино, но никогда — в реальной жизни

Эх, если бы так случалось на самом деле...

Playboy
Любимые автомобили Илона Маска Любимые автомобили Илона Маска

Любимые транспортные средства визионера и гения Илона Маска

GQ
Вот это закалка! Вот это закалка!

Лето – самый благоприятный период для закаливания. Солнце, воздух, вода...

Лиза
Из элитной стюардессы в суперзвезду: как Юлии Зиверт удалось покорить шоу-бизнес Из элитной стюардессы в суперзвезду: как Юлии Зиверт удалось покорить шоу-бизнес

Как бывшая стюардесса добилась невероятного успеха?

Cosmopolitan
8 самых популярных заблуждений о мозге 8 самых популярных заблуждений о мозге

Эта инструкция должна прилагаться к каждому мозгу!

Maxim
Одной крови Одной крови

Искренний репортаж про кровные узы

Seasons of life
Как сохранить самоуважение во времена больших перемен Как сохранить самоуважение во времена больших перемен

Как не скатиться к негативному самовосприятию во время жизненного кризиса?

Psychologies
Правила жизни Хантера С. Томпсона Правила жизни Хантера С. Томпсона

Правила жизни самого неординарного журналиста Хантера С. Томпсона

Esquire
Дело государственной важности: чем история Ивана Сафронова отличается от других судов о госизмене Дело государственной важности: чем история Ивана Сафронова отличается от других судов о госизмене

Иван Сафронов заключен под стражу по подозрению в государственной измене

Forbes
Русские хакеры снова в деле Русские хакеры снова в деле

Группировка Cosmic Lynx использует удивительно сложные методы для цифровых атак

GQ
Как быстро отрастить ногти: бьюти-рецепты и полезные советы для красивых ногтей Как быстро отрастить ногти: бьюти-рецепты и полезные советы для красивых ногтей

Хочешь иметь красивый маникюр? Тогда позаботься о здоровье ногтей!

Cosmopolitan
Диплом на колёсах: как студенты превращают автомобили в концепт-кары Диплом на колёсах: как студенты превращают автомобили в концепт-кары

Удивительные автомобили выпускников Skoda Academy

Популярная механика
Бунт зеленых человечков: кто и зачем решил устроить забастовку курьеров Delivery Club Бунт зеленых человечков: кто и зачем решил устроить забастовку курьеров Delivery Club

Чего добились активисты от Delivery Club

Forbes
Как искали новую музыку в 80-е и 90-е. До Spotify, Apple и Яндекса Как искали новую музыку в 80-е и 90-е. До Spotify, Apple и Яндекса

Искать музыку в 80-х и 90-х было сложно, железобетонно надежно и круто

Maxim
Открыть в приложении