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

100 самых сексуальных женщин страны: 100-53 100 самых сексуальных женщин страны: 100-53

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
10 лучших врачей-психопатов в кино 10 лучших врачей-психопатов в кино

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

Maxim
Черные грибы Чернобыля Черные грибы Чернобыля

Жизнь способна укротить даже смертоносную радиацию и использовать ее во благо

Популярная механика
Отрывок из книги Дениса Миллера «Кодекс Арафской дуэли» Отрывок из книги Дениса Миллера «Кодекс Арафской дуэли»

Первая глава нового фэнтезийного романа для подростков Дениса Миллера

СНОБ
Драгоценное зернышко Драгоценное зернышко

Золотодобыча в современных условиях

Популярная механика
Протестный стрит-арт: заколоченные витрины нью-йоркских магазинов превратились в импровизированную уличную галерею. Фотографии Протестный стрит-арт: заколоченные витрины нью-йоркских магазинов превратились в импровизированную уличную галерею. Фотографии

Художники и создали на улицах района Сохо настоящую стрит-арт-галерею

Esquire
Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
Как пережить разрыв и почему сложно оставить невротические отношения Как пережить разрыв и почему сложно оставить невротические отношения

Почему происходят расставания?

РБК
Археология в 2019 году: несколько интересных находок Археология в 2019 году: несколько интересных находок

Интересные археологические находки 2019 года

Наука и жизнь
В донных отложениях возрастом 100 миллионов лет нашли жизнеспособные микробы В донных отложениях возрастом 100 миллионов лет нашли жизнеспособные микробы

После помещения в питательную среду микробы начали расти и размножаться

National Geographic
Форматы книг в зеркале живописи Форматы книг в зеркале живописи

Какие книги читали в разные времена представители разных сословий

Наука и жизнь
Счастье — это когда тебя любят те, кого любишь ты Счастье — это когда тебя любят те, кого любишь ты

Можно ли желать себе счастья, когда всем вокруг плохо?

Psychologies
Через Африку на поезде Через Африку на поезде

Путешествие из ЮАР в Танзанию по маршруту Pride of Africa

GQ
Закономерности движения молекулярного газа объяснят появление звездных «колыбелей» Закономерности движения молекулярного газа объяснят появление звездных «колыбелей»

Астрономы изучили движение молекулярного газа в Млечном пути

N+1
Должен ли взрослый ребенок давать деньги в семью? Должен ли взрослый ребенок давать деньги в семью?

Считаете ли вы, что ребенок должен вносить вклад в семейный бюджет?

Psychologies
«Цивилизация запахов. XVI — начало XIX века» «Цивилизация запахов. XVI — начало XIX века»

Отрывок из книги Робер Мюшембле о восприятиях запаха

N+1
Почему бренды стали активно сотрудничать с ремесленниками Почему бренды стали активно сотрудничать с ремесленниками

Почему ручное мастерство стало все чаще выходить на передний план

GQ
Отправляйтесь в Калининград, чтобы насладиться морем и немецкой философией Отправляйтесь в Калининград, чтобы насладиться морем и немецкой философией

Море, родина Канта и серфинг

GQ
Удачное преображение: как изменился Александр Ревва после пластики Удачное преображение: как изменился Александр Ревва после пластики

Александр Ревва смог превратиться из комика в брутального мужчину

Cosmopolitan
Алексей Шевченков: Алексей Шевченков:

Интервью с заслуженным артистом Алексеем Шевченковым

Караван историй
Эти непонятные животные: 13 неожиданных фотозоофактов Эти непонятные животные: 13 неожиданных фотозоофактов

Убедись, что мировой лидер по странностям — вовсе не человек

Maxim
Будущее в один клик Будущее в один клик

Россия внедряет инструменты цифровой демократии, не успевая оценить риски

Эксперт
MAXIM рецензирует «Хэппи-энд», российское кино с Таиландом в главной роли MAXIM рецензирует «Хэппи-энд», российское кино с Таиландом в главной роли

Лирическая комедия, которая убеждает нас, что амнезия — это еще не эвтаназия

Maxim
Атомный танк и еще 8 ядерных версий привычных вещей Атомный танк и еще 8 ядерных версий привычных вещей

На заре атомной энергии ученые верили, что, куда ее ни добавь, будет лучше

Maxim
Президент должен сидеть Президент должен сидеть

Южнокорейская специфика сменяемости власти

Огонёк
Не дайте одежде все разболтать: советы стилиста Не дайте одежде все разболтать: советы стилиста

Как с помощью одежды транслировать окружающим именно то, что вы хотите

Psychologies
Злые слова: как защитить тело от душевной боли Злые слова: как защитить тело от душевной боли

Неосторожное слово, обидная фраза — все влияет на общее самочувствие

Psychologies
«В каждом из нас живет сноб» «В каждом из нас живет сноб»

DJ Грув собрал всех своих друзей и устроил шумную вечеринку

OK!
Как ухаживать за жирной кожей Как ухаживать за жирной кожей

Объясняем, почему вам нужно выбросить мыло и забыть про скрабы

GQ
С запахом еды: опасно ли использовать пищевые ароматизаторы С запахом еды: опасно ли использовать пищевые ароматизаторы

Способны ли синтетические ароматизаторы заменить ароматы продуктов питания?

Популярная механика
Открыть в приложении