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

Бурлеск Самбурской Бурлеск Самбурской

Актриса, певица, дива, Самбурская, Настасья – все это о ней

Maxim
Играют все! Играют все!

Время устроить семейный турнир по настольным играм. Выбирай на свой вкус

Лиза
Издалека Издалека

Фантастическая повесть

Наука и жизнь
Джонни Депп и Ванесса Паради: история любви Джонни Депп и Ванесса Паради: история любви

Отношения Джонни Деппа и Ванессы Паради — это красивая история любви

Cosmopolitan
Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
Как Синди Шерман стала иконой современного искусства просто фотографируя себя Как Синди Шерман стала иконой современного искусства просто фотографируя себя

Синди Шерман в любом случае стала бы звездой

GQ
Борис Лавренёв Борис Лавренёв

Статья о советском прозаике, поэте и драматурге Борисе Лавренёве

Дилетант
Звездная война: как космос становится новой ареной для противостояния России и США Звездная война: как космос становится новой ареной для противостояния России и США

США в четверг обвинили Россию в проведении испытаний противоспутникового оружия

Forbes
Кто является автором термина «Великая Отечественная война»? Кто является автором термина «Великая Отечественная война»?

Кем впервые было произнесено название войны, которую предстояло пройти СССР

Дилетант
10 чувственных фильмов и сериалов, которые дадут фору любому кино для взрослых 10 чувственных фильмов и сериалов, которые дадут фору любому кино для взрослых

Нас ведь возбуждает не порно, а химия, вспыхнувшая между людьми

Cosmopolitan
Пропил этил Пропил этил

История встречи, любви и расставания мужчины и стакана

Men’s Health
Динозавры в городе! Динозавры в городе!

Как повели бы себя древние рептилии, оказавшись посреди мегаполиса

N+1
Старые матери-коловратки дали жизнь слабым дочерям Старые матери-коловратки дали жизнь слабым дочерям

Возраст матери-коловратки отрицательно сказывается на потомстве

N+1
«Тьма» — сериал-феномен Netflix, который ошибочно сравнивают с «Очень странными делами». Рассказываем, почему он заслуживает внимания «Тьма» — сериал-феномен Netflix, который ошибочно сравнивают с «Очень странными делами». Рассказываем, почему он заслуживает внимания

Почему «Тьма» — это самое сложное и лучшее шоу на Netflix?

Esquire
Любовь и страсть после 60: реальные истории Любовь и страсть после 60: реальные истории

Истории о людях, встретивших любовь после 60 лет

Psychologies
Наше время Наше время

Актриса Марина Александрова: о своих близких и зачем дома вигвам

Домашний Очаг
10 лучших врачей-психопатов в кино 10 лучших врачей-психопатов в кино

Рейтинг врачей-психопатов в кино, которые практикуют изощренные убийства.

Maxim
Ни капли конденсата: как утеплить гараж Ни капли конденсата: как утеплить гараж

Летом к зиме надо готовить не только сани, но и гараж

Популярная механика
По-настоящему эффективные процедуры против целлюлита По-настоящему эффективные процедуры против целлюлита

С целлюлитом сталкиваются все – и пышки, и стройняшки, и даже спортивные девушки

Cosmopolitan
Игры нашего двора Игры нашего двора

Не знаешь, чем занять ребенка летом?

Лиза
Издатель Михаил Лопатин — о гиде «Ресторанный навигатор», критике и пиаре Издатель Михаил Лопатин — о гиде «Ресторанный навигатор», критике и пиаре

Возмутитель спокойствия ресторанного мира выпустил «Ресторанный навигатор»

РБК
15 хитов, про которые все думают, что их поет кто-то другой 15 хитов, про которые все думают, что их поет кто-то другой

Поражает упорство, с которым слушатели постоянно и уверенно ошибаются!

Maxim
Правила жизни принцессы Дианы Правила жизни принцессы Дианы

Правила жизни принцессы Уэльской Дианы

Esquire
Эжен и ребята Эжен и ребята

Дом в пригороде Парижа, где живет семья с тремя детьми

Seasons of life
Кто такие майнд-коучи и зачем нужно тренировать мозг Кто такие майнд-коучи и зачем нужно тренировать мозг

Что такое майнд-фитнес и почему прокачивать мозг полезно

РБК
Переосмысляя красоту: как изменились наши представления о маскулинности и феминности Переосмысляя красоту: как изменились наши представления о маскулинности и феминности

Как мы переосмысляем отношение к своему телу и тому, во что мы его одеваем

Forbes
Живот скрутило! Живот скрутило!

Лето – горячий сезон для пищевых отравлений и кишечных инфекций

Лиза
Первые люди мигрировали в Америку уже 30 тысяч лет назад Первые люди мигрировали в Америку уже 30 тысяч лет назад

Когда в Америке появились первые люди

N+1
«Оттепель: События. Март 1953 — август 1968 года» «Оттепель: События. Март 1953 — август 1968 года»

Отрывок из книги Сергея Чупринина, посвященный событиям октября 1962 года

N+1
Звезд хватает. 8 женщин, которые воспитывают чемпионов по всей России Звезд хватает. 8 женщин, которые воспитывают чемпионов по всей России

Наставницы, воспитавшие звезд в разных видах спорта

Forbes
Открыть в приложении